TW202235470A - 官能化電漿子奈米結構 - Google Patents

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Abstract

官能化電漿子奈米結構之實例包括：電漿子奈米結構核；附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍；及複數個附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠。

Description

官能化電漿子奈米結構
相關申請案的交叉引用
本申請案主張2020年11月16日申請之美國臨時申請案第63/114,309號之權益，其內容以全文引用之方式併入本文中。
生物或化學研究中之各種方案涉及在局部支撐表面上或預界定之反應腔室內進行大量受控反應。接著可觀察或偵測指定反應，且後續分析可幫助識別或揭露反應中所涉及之化學物質的特性。在一些實例中，受控反應改變電荷、電導率或某些其他電學特性，且因此電子系統可用於偵測。在其他實例中，受控反應產生螢光，且因此光學系統可用於偵測。
電漿子奈米結構核被用作對於聚合水凝膠及複數個引子之錨定器。將該等引子附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂，且該等引子中之至少一些位於不同的距該電漿子奈米結構核之距離處。使用該等引子產生之模板股亦將在不同的距該電漿子奈米結構核之距離處。當經標記核苷酸係沿該等模板股引入時，視特定模板股與該電漿子奈米結構核之距離及特定經標記核苷酸沿該特定模板股之位置而定，附接至該經標記核苷酸之光學標記將在不同的距該電漿子奈米結構核之距離處。在任何給定成像事件期間，併入之經標記核苷酸的光學標記中之至少一些將在該電漿子奈米結構核之信號增強臨近（signal enhancing proximity）內，因此使得該電漿子奈米結構核能夠增強來自此等特定光學標記之光學信號。 引言
本文所揭示之第一態樣為一種官能化電漿子奈米結構，其包含：電漿子奈米結構核；附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍；複數個附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及將該官能化電漿子奈米結構錨定至一流動池之一捕捉位置的機制。
在第一態樣之一實例中，該電漿子奈米結構核係選自由以下者組成之群：金奈米結構、銀奈米結構、錫奈米結構、銠奈米結構、釕奈米結構、鈀奈米結構、鋨奈米結構、銥奈米結構、鉑奈米結構、鉻奈米結構、銅奈米結構、砷化鎵奈米結構、摻雜矽奈米結構、鋁奈米結構、鎂奈米結構、銀與金複合奈米結構、及其等之組合。
在第一態樣之一實例中，該聚合水凝膠包括至少一個丙烯醯胺單體單元；且該聚合水凝膠係線性聚合水凝膠或分支聚合水凝膠。
在第一態樣之一實例中，該電漿子奈米結構核經炔烴官能化，且該聚合水凝膠包括附接至該炔烴之疊氮；或該電漿子奈米結構核經疊氮官能化，且該聚合水凝膠包括附接至該疊氮之二炔烴。
在第一態樣之一實例中，該機制為該電漿子奈米結構核中之磁性材料。
在第一態樣之一實例中，該機制為併入至該聚合水凝膠中之官能劑。
在第一態樣之一實例中，該機制為附接至該聚合水凝膠之可逆帶電官能基。
在第一態樣之實例中，該不同的距離在大於0 nm至約20 nm之範圍。
應理解，第一態樣之任何特徵可以任何所欲的方式組合在一起及/或可與本文中所揭示之實例中之任一者組合以達成如本文之揭示內容中所描述之益處，包括例如在定序方案中的成像事件的期間增強螢光學信號。
本文所揭示之第二態樣為一種套組，其包含：一包括複數個捕捉位置之流動池；及包括液體載劑及分散遍佈於該液體載劑中之複數個官能化電漿子奈米結構的懸浮液，其中該等官能化電漿子奈米結構中之每一者包括：電漿子奈米結構核；附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍；複數個附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及附接至該流動池之該捕捉位置之機制。
在第二態樣之一實例中，該電漿子奈米結構核係選自由以下者組成之群：金奈米結構、銀奈米結構、錫奈米結構、銠奈米結構、釕奈米結構、鈀奈米結構、鋨奈米結構、銥奈米結構、鉑奈米結構、鉻奈米結構、銅奈米結構、砷化鎵奈米結構、摻雜矽奈米結構、鋁奈米結構、鎂奈米結構、銀與金複合奈米結構、及其等之組合。
在第二態樣之一實例中，該聚合水凝膠包括至少一個丙烯醯胺單體單元；且該聚合水凝膠係線性聚合水凝膠或分支聚合水凝膠。
在第二態樣之一實例中，該複數個捕捉位置中之每一者為磁性的；且該機制為包括於該電漿子奈米結構核中之磁性材料。
在第二態樣之一實例中，該複數個捕捉位置中之每一者包括化學捕捉劑；且該機制為併入該聚合水凝膠之官能劑。
在第二態樣之實例中，該複數個捕捉位置中之每一者包括靜電捕捉劑；且該機制為附接至該聚合水凝膠之可逆帶電官能基。
在第二態樣之實例中，該不同的距離在大於0 nm至約20 nm之範圍。
在第二態樣之一實例中，該基板包括由間隙區分隔開之凹陷；且該複數個捕捉位置中之至少一者位於該等凹陷中之每一者中。
在第二態樣之一實例中，該基板包括由間隙區分隔開之支柱；且該複數個捕捉位置中之至少一者位於該等支柱中之每一者上。
在第二態樣之實例中，該基板具有一實質上平坦的表面；且該複數個捕捉位置在該實質上平坦的表面各處放置呈圖案（pattern）。
應理解，第二態樣之任何特徵可以任何所欲的方式組合在一起。此外，應理解，第一態樣及/或第二態樣之特徵的任何組合可一起使用，及/或可與本文中所揭示之實例中的任一者組合以達成如本文之揭示內容中所描述之益處，包括例如在定序方案中的成像事件的期間增強螢光學信號。
本文所揭示之第三態樣為一種流動池，其包含：一包括複數個捕捉位置之基板；及錨定至該複數個捕捉位置中之至少一些的官能化電漿子奈米結構，各官能化電漿子奈米結構包括：電漿子奈米結構核；附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍；複數個附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及將該官能化電漿子奈米結構錨定至該捕捉位置之機制。
在第三態樣之一實例中，該複數個捕捉位置中之每一者為磁性的；且該機制為包括於該電漿子奈米結構核中之磁性材料。
在第三態樣之一實例中，該複數個捕捉位置中之每一者包括化學捕捉劑；且該機制為併入該聚合水凝膠之官能劑。
在第三態樣之實例中，該不同的距離在大於0 nm至約20 nm之範圍。
在第三態樣之一實例中，該基板包括由間隙區分隔開之凹陷；且該複數個捕捉位置中之至少一者位於該等凹陷中之每一者中。
在第三態樣之一實例中，該基板包括由間隙區分隔開之支柱；且該複數個捕捉位置中之至少一者位於該等支柱中之每一者上。
在第三態樣之實例中，該基板具有一實質上平坦的表面；且該複數個捕捉位置在該實質上平坦的表面各處放置呈圖案。
應理解，第三態樣之任何特徵可以任何所欲的方式組合在一起。此外，應理解，第一態樣及/或第二態樣及/或第三態樣之特徵的任何組合可一起使用，及/或可與本文中所揭示之實例中的任一者組合以達成如本文之揭示內容中所描述之益處，包括例如在定序方案中的成像事件的期間增強螢光學信號。
本文所揭示之第四態樣為一種方法，其包含i）製備複數個官能化電漿子奈米結構，其中該等官能化電漿子奈米結構中之每一者包括：電漿子奈米結構核；附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍；複數個附接至該聚合水凝膠之側鏈的引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及附接至一流動池之一捕捉位置之機制；及ii）將該等官能化電漿子奈米結構分散遍佈於液體載劑中。
在第四態樣之一個實例中，製備該等官能化電漿子奈米結構涉及使單體共聚，形成該聚合水凝膠；將該等引子接枝至該聚合水凝膠，產生預接枝聚合水凝膠；及將該預接枝聚合水凝膠塗佈於該電漿子奈米結構核上。在一實例中，第四態樣進一步包含在形成該聚合水凝膠之後併入該機制。
在第四態樣之一實例中，製備該等官能化電漿子奈米結構涉及在該電漿子奈米結構核存在下使第一單體及第二單體共聚，形成該聚合水凝膠，該第一單體具有附接至該引子之第一官能基且該第二單體具有附接至該電漿子奈米結構核上之錨定表面基團的第二官能基；當達成該厚度時淬滅聚合；及將該等引子接枝至該聚合水凝膠。在一實例中，第四態樣進一步包含在形成該聚合水凝膠之後併入該機制。
應理解，第四態樣之任何特徵可以任何所欲的方式組合在一起。此外，應理解，第一態樣及/或第二態樣及/或第三態樣及/或第四態樣之特徵的任何組合可一起使用，及/或可與本文中所揭示之實例中的任一者組合以達成如本文之揭示內容中所描述之益處，包括例如在定序方案中的成像事件的期間增強螢光學信號。
本文所揭示之第五態樣為一種方法，其包含i）將模板核酸股引入電漿子增強懸浮液，該電漿子增強懸浮液包括：液體載劑；及分散遍佈於該液體載劑中之複數個官能化電漿子奈米結構，其中該等官能化電漿子奈米結構中之每一者包括：電漿子奈米結構核；附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍；複數個附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及附接至一流動池之一捕捉位置之機制；ii）引發該等官能化電漿子奈米結構上之該模板核酸股之擴增，形成具有該等模板核酸股之叢集的官能化電漿子奈米結構；及iii）將具有該等模板核酸股之該叢集的該等經官能化電漿子奈米結構引入至一包括複數個捕捉位置之流動池中，藉此該等官能化電漿子奈米結構中之至少一些分別附接至該等捕捉位置中之至少一些。
應理解，第五態樣之任何特徵可以任何所欲的方式組合在一起。此外，應理解，第一態樣及/或第二態樣及/或第三態樣及/或第四態樣及/或第五態樣之特徵的任何組合可一起使用，及/或可與本文中所揭示之實例中的任一者組合以達成如本文之揭示內容中所描述之益處，包括例如在定序方案中的成像事件的期間增強螢光學信號。
本文揭示官能化電漿子奈米粒子。官能化電漿子奈米粒子中之每一者包括用於接種及叢集化庫模板作為流動池工作流程外之一部分或作為流動池工作流程上之表面化學物質。官能化電漿子奈米粒子包括電漿子奈米結構核、附接至電漿子奈米結構核之聚合水凝膠、附接至聚合水凝膠以使得其位於不同的距該電漿子奈米結構核之距離處之複數個引子及附接至一流動池之一捕捉位置的機制。
本文亦揭示與官能化電漿子奈米粒子一起使用之流動池。流動池基板包括可將官能化電漿子奈米粒子錨定在沿基板之預定部位處之捕捉位置。因為聚合水凝膠為官能化電漿子奈米粒子之一部分，所以流動池基板不暴露於表面活化製程（諸如矽烷化）、自間隙區移除水凝膠之拋光製程或引子接枝製程。因此，官能化電漿子奈米粒子之使用簡化流動池基板製備方法。
在定序方案之成像事件期間，錨定至流動池基板之官能化電漿子奈米粒子可增強光學信號。如所提及，引子位於不同的距該電漿子奈米結構核之距離處。使用引子產生之模板股亦將在不同的距該電漿子奈米結構核之距離處。當將經標記核苷酸沿模板股引入時，附接至經標記核苷酸的光學標記將在不同的距該電漿子奈米結構核之距離處。在任何給定成像事件期間，併入之經標記核苷酸的光學標記中之至少一些將在電漿子奈米結構核之信號增強臨近內，因此使得電漿子奈米結構核能夠增強此等特定光學標記之光學信號。「信號增強臨近」意謂電漿子奈米結構核及光學標記由一定距離分隔開，該距離i）防止在電漿子奈米結構及光學標記彼此位置過於接近時可能發生之淬滅，以及ii）增加在更大距離處可能顯著下降的電漿子增強。與信號增強臨近對應之距離可在大於0 nm至約100 nm範圍，但其取決於電漿子奈米結構（例如組成、形狀、大小）以及光學標記。在一些例子中，與信號增強臨近對應之距離在約0.1 nm至約25 nm範圍，例如，約1 nm至約20 nm等。在一個特定實例中，與信號增強臨近對應之距離在約3 nm至約12 nm範圍。
定義
應理解，除非另外規定，否則本文所使用之術語將採用其在相關領域中之普通含義。本文所使用之若干術語及其含義闡述於下文中。
除非上下文另外明確指示，否則單數形式「一（a）」、「一（a）」及「該（the）」之單數形式包括複數個指示物。
術語包含（comprising）、包括（including）、含有（containing）及此等術語之各種形式彼此為同義的且意謂同等廣義。
術語頂部（top）、底部（bottom）、下部（lower）、上部（upper）、相鄰（adjacent）、之上（on）等在本文中用於描述流動池及/或流動池之各個組分。應瞭解，此等方向性術語不意欲暗示特定取向，但用於指示組分之間的相對取向。方向性術語之使用不應解釋為將本文揭示之實例限制於任何（一或多個）特定取向。
術語第一（first）、第二（second）等亦不意謂暗示特定取向或次序，而是用於將一個組分與另一組分區分隔開來。
「丙烯醯胺單體（acrylamide monomer）」為具有結構
Figure 02_image001
之單體或包括丙烯醯胺基之單體。包括丙烯醯胺基之單體之實例包括疊氮基乙醯胺基戊基丙烯醯胺：
Figure 02_image003
及N-異丙基丙烯醯胺：
Figure 02_image005
。可使用其他丙烯醯胺單體。
如本文所用，「醛（aldehyde）」為含有具有結構-CHO之官能基的有機化合物，其包括羰基中心（亦即碳雙鍵結至氧）且碳原子亦鍵結至氫及R基團，諸如烷基或其他側鏈。醛通用結構為：
Figure 02_image007
。
如本文所用，「烷基（alkyl）」係指完全飽和（亦即不含雙鍵或參鍵）之直鏈或分支鏈烴鏈。烷基可具有1至20個碳原子。實例烷基包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、己基及其類似者。作為一實例，名稱「C1-4烷基」指示烷基鏈中存在一至四個碳原子，亦即，烷基鏈係選自由以下者組成之群：甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基及三級丁基。
如本文所用，「烯基（alkenyl）」係指含有一或多個雙鍵之直鏈或分支鏈烴鏈。烯基可具有2至20個碳原子。實例烯基包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基及其類似者。
如本文所用，「炔烴（alkyne）」或「炔基（alkynyl）」係指含有一或多個參鍵之直鏈或分支鏈烴鏈。炔基可具有2至20個碳原子。
如本文所用，「芳基（aryl）」係指僅在環主鏈中含有碳的芳族環或環系統（即共用兩個相鄰碳原子之兩個或更多個稠合環）。當芳基為環系統時，該系統中之各環為芳族環。芳基可具有6至18個碳原子。芳基之實例包括苯基、萘基、薁基及蒽基。
「胺基（amino）」官能基係指-NR aR b基團，其中R a及R b各自獨立地選自氫（例如，
Figure 02_image009
）、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳環基、C6-10芳基、5-10員雜芳基及5-10員雜環基，如本文中所定義。
如本文所用，術語「錨定（anchored）」及「附接（attached）」係指兩個事物彼此直接或間接接合、緊固、黏著、相連或結合之狀態。舉例言之，可藉由共價或非共價鍵將引子附接至聚合水凝膠。共價鍵之特徵在於原子之間的電子對共用。非共價鍵為不涉及電子對共用之物理鍵，且可包括例如氫鍵、離子鍵、凡得瓦爾力（van der Waals force）、親水相互作用及疏水相互作用。其他附接實例包括磁性附接或靜電附接。
「疊氮（azide）」或「疊氮基（azido）」官能基係指-N 3。
如本文所用，「捕捉位置（capture site）」係指流動池基板經化學、磁性或靜電改質以使得能夠錨定官能化電漿子奈米結構之部分。在一實例中，捕捉位置可包括化學捕捉劑、磁性捕捉劑或靜電捕捉劑。
如本文所用，「碳環（carbocycle）」意謂環系統主鏈中僅含有碳原子的非芳族環或環系統。在碳環為環系統時，兩個或更多個環可以稠合、橋連或螺連接方式接合在一起。碳環可具有任何飽和度，其限制條件為環系統中之至少一個環不為芳族。因此，碳環包括環烷基、環烯基及環炔基。碳環基可具有3至20個碳原子。碳環環之實例包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環己烯基、2,3-二氫-茚、雙環[2.2.2]辛烷基、金剛烷基及螺[4.4]壬基。
如本文所用，術語「羧酸（carboxylic acid）」或「羧基（carboxyl）」如本文所用係指-COOH。
「化學捕捉劑（chemical capture agent）」為能夠經由化學機制錨定至官能化電漿子奈米結構之官能劑的材料、分子或部分。一個實例化學捕捉劑包括與附接至官能化電漿子奈米結構之目標核酸之至少一部分互補的捕捉核酸（例如捕捉寡核苷酸）。另一實例化學捕捉劑包括能夠與附接至官能化電漿子奈米結構之結合對之第二成員結合的結合對之成員。實例結合對包括NiNTA（鎳-氮基三乙酸）配位體及組胺酸標籤，或鏈黴抗生物素蛋白或抗生物素蛋白及生物素等。化學捕捉劑之又一實例為能夠與官能化電漿子奈米結構形成靜電相互作用、氫鍵或共價鍵之化學試劑。共價鍵可例如經由硫醇-二硫化物交換、點擊化學、狄耳士-阿德爾反應（Diels-Alder）、麥可加成（Michael addition）、胺-醛偶合、胺-醯氯反應、親核取代反應等形成。一些化學捕捉劑可經光觸發，亦即，在暴露於光時經活化以與化學捕捉劑化學結合。
如本文所使用，「環烷基（cycloalkyl）」係指完全飽和（無雙鍵或參鍵）單環或多環烴環系統。當由兩個或超過兩個環組成時，環可以稠合方式連接在一起。環烷基可在環中含有3至10個原子。在一些實例中，環烷基在環中可含有3至8個原子。環烷基可未經取代或經取代。實例環烷基包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基及環辛基。
如本文所用，「環烯基（cycloalkenyl）」或「環烯（cycloalkene）」意謂具有至少一個雙鍵之碳環或環系統，其中環系統中並無環為芳族。實例包括環己烯基或環己烯及降莰烯基或降莰烯。亦如本文所用，「雜環烯基（heterocycloalkenyl）」或「雜環烯（heterocycloalkene）」意謂在環主鏈中具有至少一個雜原子之碳環或環系統，其具有至少一個雙鍵，其中環系統中並無環為芳族。
如本文所用，「環炔基（cycloalkynyl）」或「環炔（cycloalkyne）」意謂具有至少一個參鍵之碳環或環系統，其中環系統中並無環為芳族。實例為環辛炔。另一實例為雙環壬炔。亦如本文所用，「雜環炔基（heterocycloalkynyl）」或「雜環炔（heterocycloalkyne）」意謂在環主鏈中具有至少一個雜原子之碳環基環或環系統，其具有至少一個參鍵，其中環系統中並無環為芳族。
如本文所用，術語「凹陷（depression）」係指基板中之個別凹形特徵，該基板具有至少部分地由（一或多個）基板之間隙區包圍之表面開口。凹陷在表面中其開口處可具有多種形狀中之任一者，包括例如圓形、橢圓形、正方形、多邊形、星形（具有任何數目的頂點）等。與表面正交獲得之凹陷的橫截面可為曲線、正方形、多邊形、雙曲線、圓錐形、角形等。
當參考條項之集合使用時，術語「每個（each）」意欲鑑別該集合中之單獨條項，但未必指代該集合中之每一條項。若明確揭示內容或上下文另外清楚地規定，則可存在例外狀況。
如本文所用，術語「環氧（epoxy）」（亦稱為縮水甘油基或環氧乙烷基）係指
Figure 02_image011
或
Figure 02_image013
。
如本文所用，術語「靜電捕捉劑（electrostatic capture agent）」係指能夠靜電錨定逆向帶電官能化電漿子奈米結構的帶電材料。靜電捕捉劑之實例為可在施加適當電壓時吸引併入至官能化電漿子奈米結構中之可逆帶電官能基的電極。作為實例，胺或羧酸可回應於pH變化而可在中性物質與帶電物質之間可逆轉換，且帶電物質可被吸引至電極。
如本文所用，術語「流動池（flow cell）」欲意謂具有可進行反應之流動通道、用於將（一或多種）試劑遞送至流動通道之入口及用於自流動通道移除（一或多種）試劑之出口的容器。在一些實例中，流動池允許偵測流動池中發生之反應。舉例而言，流動池可包括允許光學偵測陣列、光學標記分子或其類似物之一或多個透明表面。
如本文所用，「流動通道flow channel）」或「通道（channel）」可為界定於兩個結合組分之間的區域，其可選擇性地接收液體樣品、試劑等。在一些實例中，流動通道可界定於兩個基板之間，並且因此可與錨定至基板中之每一者的官能化電漿子奈米結構流體連通。在其他實例中，流動通道可界定於基板與蓋板之間，且因此可與錨定至一個基板的官能化電漿子奈米結構流體連通。
「官能化電漿子奈米結構（functionalized plasmonic nanostructures）」包括電漿子奈米結構核、附接至電漿子奈米結構核之聚合水凝膠、附接至聚合水凝膠之側鏈或臂的複數個引子及附接至流動池捕捉位置之機制。將官能化電漿子奈米結構之複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至聚合水凝膠。電漿子奈米結構核可為能夠呈現出電漿子共振之任何獨立結構。
「官能劑（functional agent）」為能夠經由化學機制錨定至流動池之化學捕捉位置的材料、分子或部分。一個實例官能劑包括與流動池上之捕捉核酸（例如捕捉寡核苷酸）互補的目標核酸。另一實例官能劑包括能夠與附接至流動池之結合對之第二成員結合的結合對之成員。
如本文所用，「雜芳基（heteroaryl）」係指在環主鏈中含有一或多個雜原子之芳族環或環系統（亦即兩個或更多個共用兩個相鄰原子之稠合環），該雜原子為除碳外之元素，包括（但不限於）氮、氧及硫。當雜芳基為環系統時，該系統中之各環為芳族環。雜芳基可具有5-18個環成員。
如本文中所使用，「雜環（heterocycle）」意謂環主鏈中含有至少一個雜原子的非芳族環或環系統。雜環可以稠合、橋連或螺連接方式接合在一起。雜環可具有任何飽和度，其限制條件為環系統中的至少一個環不為芳族。在環系統中，（一或多個）雜原子可存在於非芳族或芳族環中。雜環基可具有3至20個環成員（即，構成環主鏈之原子的數目，包括碳原子及雜原子）。在一些實例中，（一或多個）雜原子為O、N或S。
如本文所用，術語「肼（hydrazine）」或「肼基（hydrazinyl）」係指-NHNH 2基團。
如本文所用，如本文所使用之術語「腙（hydrazone）」或「腙基（hydrazonyl）」係指
Figure 02_image015
基團，其中R a及R b各自獨立地選自氫、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-7碳環基、C6-10芳基、5-10員雜芳基及5-10員雜環基，如本文所定義。
如本文所用，「羥基（hydroxy）」或「羥基（hydroxyl）」係指-OH基團。
如本文中所使用，術語「間隙區（interstitial region）」係指例如將凹陷或支柱分隔開或包圍通路之基板之區域。作為一實例，間隙區可將陣列之凹陷或支柱與陣列之另一凹陷或支柱分隔開。作為另一實例，間隙區可將流動池之一個通路與流動池之另一通路分隔開。彼此分隔開之凹陷及支柱及通路可為離散的，亦即彼此不物理接觸。在許多實例中，間隙區為連續的，然而凹陷或支柱或通路為離散的，例如如同原本連續表面中或上所界定之複數個凹陷或通路之情況一般。由間隙區提供之分隔可為部分隔開或完全隔開。間隙區可具有不同於凹陷或支柱或通路之表面材料的表面材料。舉例言之，凹陷及支柱及通路可在其中或其上具有聚合水凝膠及引子，並且間隙區可不含聚合水凝膠及引子兩者。
如本文所用，術語「磁性捕捉劑（magnetic capture agent）」係指能夠以磁性方式錨定官能化電漿子奈米結構的磁性材料。實例磁性捕捉劑包括鐵磁性材料及亞鐵磁性材料。
如本文所用，術語「機制（mechanism）」係指併入至電漿子奈米結構核及/或聚合水凝膠中以便使官能化電漿子奈米結構能夠錨定至流動池中之捕捉位置的官能劑、磁性材料或可逆帶電官能基。機制可為電漿子奈米結構核之材料及/或可為作為聚合水凝膠之一部分或引入至聚合水凝膠的官能劑。
如本文所用，「氧化腈（nitrile oxide）」意謂「R aC≡N +O -」基團，其中R a為本文所定義。製備氧化腈之實例包括藉由用氯醛甲醯胺-T處理或經由醯亞胺基氯[RC（Cl）=NOH]之作用自醛肟或自羥胺與醛之間的反應原位產生。
如本文所用，「硝酮（nitrone）」意謂
Figure 02_image017
基團，其中R 1、R 2及R 3可為本文所定義之R a及R b基團中之任一者，但R 3不為氫（H）。
如本文所用，「核苷酸（nucleotide）」包括含氮雜環鹼基、糖及一或多種磷酸基團。核苷酸為核酸序列之單體單元。在RNA中，糖為核糖，且在DNA中，糖為去氧核糖，亦即缺乏存在於核糖中之2'位置處之羥基的糖。含氮雜環鹼基（亦即核鹼基）可為嘌呤鹼基或嘧啶鹼基。嘌呤鹼基包括腺嘌呤（A）及鳥嘌呤（G）及其經修飾之衍生物或類似物。嘧啶鹼基包括胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）及尿嘧啶（U）以及其經修飾之衍生物或類似物。脫氧核糖之C-1原子鍵結至嘧啶之N-1或嘌呤之N-9。核酸類似物可使磷酸主鏈、糖或核鹼基中之任一者改變。核酸類似物之實例包括例如通用鹼基或磷酸-糖主鏈類似物，諸如肽核酸（peptide nucleic acid，PNA）。「經標記核苷酸（labeled nucleotide）」為至少具有附接至其上之光學標記的核苷酸。光學標記之實例包括能夠回應於激發波長而發射光學信號之任何染料。
術語「聚合水凝膠（polymeric hydrogel）」係指對液體及氣體可透之半剛性聚合物。聚合水凝膠在吸收液體（例如，水）時可溶脹且在例如藉由乾燥移除液體時可收縮。雖然水凝膠可吸收水，但其不具水溶性。
如本文所用，術語「支柱（post）」係指界定於基板中且頂表面接收官能化電漿子奈米結構及基底部分至少部分地由基板之（一或多個）間隙區包圍的離散凸形特徵。支柱可在頂部具有多種形狀中之任一者，包括例如圓形、橢圓形、正方形、多邊形、星形（具有任何數目個頂點）等。與表面正交獲得之支柱的橫截面可為曲線、正方形、多邊形、雙曲線、錐形、角形等。
如本文中所使用，術語「引子（primer）」被定義為單股核酸序列（例如，單股DNA）。在本文中稱為擴增引子之一些引子充當模板擴增及叢集產生之起點。在本文中稱為定序引子之其他引子充當DNA合成之起點。引子之5'端可經修飾以允許與聚合水凝膠之官能基發生偶合反應。引子長度可為任何數目之鹼基長且可包括多種非天然核苷酸。在一實例中，定序引子為短股，在10至60個鹼基或20至40個鹼基之範圍。
「硫醇（thiol）」官能基係指-SH。
如本文所用，術語「四
Figure 110142200-A0304-1
（tetrazine）」及「四
Figure 110142200-A0304-1
基（tetrazine）」係指包含四個氮原子之六員雜芳基。四
Figure 110142200-A0304-1
可視情況經取代。
如本文所用，「四唑（tetrazole）」係指包括四個氮原子之五員雜環基。四唑可視情況經取代。
官能化電漿子奈米結構
官能化電漿子奈米結構10、10'之實例展示於圖1A及圖1B中。官能化電漿子奈米結構10、10'中之每一者包括電漿子奈米結構核12、12'；附接至電漿子奈米結構核12、12'之聚合水凝膠14，該聚合水凝膠14之厚度在約10 nm至約200 nm範圍；附接至該聚合水凝膠14之側鏈或臂的複數個引子16A、16B，其中該複數個引子16A、16B中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核12、12'之距離附接至該聚合水凝膠14，及附接至一流動池之一捕捉位置的機制（圖中未示）。
在圖1A中所展示之實例中，電漿子奈米結構核12包括單一電漿子奈米結構18。在圖1B中所展示之實例中，電漿子奈米結構核12'包括叢集在一起之複數個電漿子奈米結構18。當針對單一佔位設定凹陷或支柱大小時，作為核12之單一電漿子奈米結構18可為所欲的。當捕捉位置大於電漿子奈米結構18時，作為核12'之複數個電漿子奈米結構18可為所欲的。
構成核12、12'之（一或多個）電漿子奈米結構18包括能夠呈現出電漿子共振之任何獨立結構。電漿子共振為其中材料表層中之電子藉由入射光之光子以某一入射角激發且接著平行於材料表面傳播的現象。電漿子奈米結構之表面可經由其耦合至傳播或局域表面電漿子來強烈地限制電磁場。此相互作用與局部電場之較大增強相關聯，其又可增強激發及發射速率且減少螢光發射器之激發狀態的壽命。此產生經放大螢光信號且亦可改進對光漂白之抗性。
任何能夠電漿共振之材料（在本文中稱為「電漿子材料（plasmonic material）」）可用作（一或多個）電漿子奈米結構18（及因此核12、12'）。若干金屬（例如，金、銀、錫、銠、釕、鈀、鋨、銥、鉑、銅、鋁等）、摻雜半金屬（例如，摻雜矽）、直接能隙半導體（例如，砷化鎵）及金屬複合材料或金屬合金可能夠電漿子共振。金屬複合材料或金屬合金可包括及兩種或兩種以上上文所列之金屬。作為實例，雙金屬複合物包括銀及金，並且三金屬複合物包括銀、金及鉑。可使用一些包括電漿子金屬及磁性金屬的金屬複合材料（例如銀及鐵）或金屬合金（例如金及鐵）。當流動池包括磁性捕捉墊時，此類複合材料或合金為所欲的。在本文所闡述之實例中之任一者中，（一或多個）電漿子奈米結構18可選自由以下者組成之群：金奈米結構、銀奈米結構、錫奈米結構、銠奈米結構、釕奈米結構、鈀奈米結構、鋨奈米結構、銥奈米結構、鉑奈米結構、鉻奈米結構、銅奈米結構、砷化鎵奈米結構、摻雜矽奈米結構、鋁奈米結構、鎂奈米結構、銀與金複合奈米結構、及其等之組合。
在一實例中，（一或多個）電漿子奈米結構18為球形奈米粒子。在另一實例中，（一或多個）電漿子奈米結構18為非球形奈米粒子，諸如立方體、三稜柱、棒狀、薄片、籠狀（例如非球形、具有多孔殼之中空粒子）、管等。在另一實例中，（一或多個）電漿子奈米結構為不規則形狀奈米粒子。（一或多個）電漿子奈米結構18之形態可影響本文所揭示之實例中之信號增強的量值。舉例而言，球形奈米粒子、奈米薄片以及奈米立方體可放大超過奈米管之信號增強。
（一或多個）電漿子奈米結構18可各自具有固體結構、中空結構或核殼結構。
核殼結構內部具有一種材料且至少部分囊封內部之外部具有另一種材料。在一些實例中，兩種不同電漿子材料可用作內部及外部。
在其他實例中，內部為電漿子材料且外部為非電漿子材料。適合的外部材料之一些實例包括二氧化矽、金屬氧化物，諸如氧化鋁、二氧化鈦及氧化鉭、蛋白質，諸如牛血清蛋白，以及對在定序期間使用之波長透明的有機聚合物，諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)（poly(methyl methacrylate)，PMMA）、聚(乳酸)（poly(lactic acid)，PLA）及聚(丙烯酸甲酯)（poly(methyl acrylate)，PMA）。非電漿子材料不干擾內部電漿子共振，但增加聚合水凝膠14及引子16A、16B與核12、12'之距離。當進入的光學標記在其他情況下將過於接近核12、12'以致會發生淬滅時，此類型之殼可為所欲的。
在另外其他實例中，可將磁性材料（例如，鎳、鐵、鈷或其他鐵磁性材料、肥粒鐵、磁鐵或其他鐵磁性材料等）併入至核殼結構之內部或外部中。作為一個實例，磁性材料可用作內部，且電漿子材料可用作外部。因為磁性材料為用於附接至流動池捕捉位置之機制，所以當流動池基板包括磁性捕捉劑時，此實例核殼結構可適合使用。
（一或多個）電漿子奈米結構18之尺寸可視其形狀而變化。在本文中所揭示之實例中，電漿子奈米結構18之最大尺寸（例如，直徑、長度、中值等）係在奈米級上，並且因此在約1 nm至小於1000 nm範圍。在一些實例中，（一或多個）奈米結構18為直徑大於或等於1 nm、2 nm、3 nm、4 nm、5 nm、6 nm、7 nm、8 nm、9 nm、10 nm、20 nm、30 nm、40 nm、50 nm、60 nm、70 nm、80 nm、90 nm或大於或等於100 nm的奈米粒子。（一或多個）電漿子奈米結構18之大小可影響本文所揭示之實例中之一些中的信號增強之量值。更特定而言，具有不同大小之（一或多個）電漿子奈米結構18在不同波長下共振。為最大化螢光增強，可考慮奈米結構18共振波長。舉例而言，模型化可用於預測給定大小及形狀之奈米結構18的光學特性，以便以將在所欲波長下共振之奈米結構18為目標。在實例中，球形奈米粒子之模型化可藉由米氏理論（Mie theory）使用馬克士威光散射等式（Maxwell's equations）進行。
核12之尺寸將視電漿子奈米結構18之尺寸而定，且核12'之尺寸將視電漿子奈米結構18之尺寸及叢集中電漿子奈米結構18之數目而定。
官能化電漿子奈米結構10、10'亦包括聚合水凝膠14。
在一些實例中，將聚合水凝膠14塗佈在電漿子奈米結構核12、12'上。在下文更詳細地描述將聚合水凝膠14塗佈在電漿子奈米結構核12、12'上之方法。
經塗佈聚合水凝膠14之一些實例可至少部分地囊封電漿子奈米結構核12、12'而不與其共價結合。舉例而言，非特異性結合可將聚合水凝膠14附接至電漿子奈米結構核12、12'。
經塗佈聚合水凝膠14之其他實例可共價附接至電漿子奈米結構核12、12'，且因此電漿子奈米結構核12、12'（（一或多個）電漿子奈米結構18）可經錨定表面基團官能化以共價附接至聚合水凝膠14。作為實例，電漿子奈米結構核12、12'可經炔烴（例如二苯并環辛炔）官能化，且聚合水凝膠14可包括可附接至炔烴之疊氮；或電漿子奈米結構核12、12'經疊氮官能化，且聚合水凝膠14可包括可附接至疊氮之二炔烴。經塗佈聚合水凝膠14與電漿子奈米結構核12、12'之間的其他共價鍵亦為可能的，包括經由親核取代反應（例如在親核基團與離核基團之間）獲得之彼等共價鍵。一些特定實例包括涉及醛及肼、或胺及活化羧酸酯（例如，N-羥基丁二醯亞胺酯）、或硫醇及烷基化試劑、或胺基亞磷酸酯及硫醚的彼等實例。
在另外其他實例中，經塗佈聚合水凝膠14可非共價結合至電漿子奈米結構核12、12'，且因此電漿子奈米結構核12、12'（（一或多個）電漿子奈米結構18）可經官能化以非共價附接至聚合水凝膠14。舉例而言，電漿子奈米結構核12、12'可經結合對之第一成員官能化，該第一成員與附接至水凝膠14之結合對之第二成員相互作用。在實例結合對中，第一成員及第二成員分別包括鎳-氮基三乙酸（nickel- nitrilotriacetic acid，NiNTA）配位體及組胺酸標籤，或鏈黴抗生物素蛋白或抗生物素蛋白及生物素，或諜標籤（spytag）及諜捕手（spycatcher）等。
在其他實例中，聚合水凝膠14由電漿子奈米結構核12、12'聚合。在此等實例中，電漿子奈米結構核12、12'包括附接至（一或多個）電漿子奈米結構18之表面的引發劑或鏈轉移劑（chain transfer agent，CTA）。由電漿子奈米結構核12、12'聚合聚合水凝膠14之方法更詳細地描述於下文中。
在本文所揭示之實例中，聚合水凝膠14為包括至少一個丙烯醯胺單體單元之共聚物，且為線性聚合水凝膠或分支聚合水凝膠。
線性或分支聚合水凝膠14可包括式（I）：
Figure 02_image019
之第一重複單元，其中： R 1係選自由以下者組成之群：H、鹵素、烷基、烷氧基、烯基、炔基、環烷基、芳基、雜芳基、雜環及其視情況經取代之變異體；R 2係選自由以下者組成之群：疊氮基、視情況經取代之胺基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之炔烴、鹵素、視情況經取代之腙、視情況經取代之肼、羧基、羥基、視情況經取代之四唑、視情況經取代之四
Figure 110142200-A0304-1
、氧化腈、硝酮、硫酸酯及硫醇；各(CH 2) p可視情況經取代；及p為1至50之整數； 式（II）：
Figure 02_image021
之第二重複單元，其中：R 3、R 3'、R 4、R 4'中之每一者獨立地選自由以下者組成之群：H、R 5、-OR 5、-C(O)OR 5、-C(O)R 5、-OC(O)R 5、-C(O)NR 6R 7及-NR 6R 7；R 5係選自由以下者組成之群：-H、-OH、烷基、環烷基、羥烷基、芳基、雜芳基、雜環及其視情況經取代之變異體；及R 6及R 7中之每一者獨立地選自由-H及烷基組成之群。
在一實例中，R 1為-H；R 2為疊氮基；R 3'、R 4及R 4'中之每一者為-H；R 3為-C(O)NR 6R 7，其中R 6及R 7中之每一者為-H；且p為5。此聚合水凝膠14為聚(N-(5-疊氮基乙醯胺基戊基)丙烯醯胺-共-丙烯醯胺或PAZAM。在PAZAM之變化形式中，R 1為-H；R 2為疊氮基；R 3'、R 4及R 4'中之每一者為-H；R 3為-C(O)NR 6R 7，其中R 6及R 7中之每一者為C1-C6烷基（例如-CH 3）；且p為5。
在一些實例中，式（I）之重複單元中之一些的R 2經四甲基乙二胺（tetramethylethylenediamine，TeMED）置換。TeMED為可在共聚期間引入之反應促進劑。作為副反應之結果，TeMED置換疊氮（N 3）或其他R 2基團中之一些。雖然此反應減少共聚物鏈之疊氮（或其他R 2實例）含量，但其亦引入分支位點。分支位點可提供共聚物鏈可彼此分支之部位。
在其他實例中，可包括式（II）之第三重複單元，其中該第二重複單元及該第三重複單元不同。舉例而言，在第二重複單元中，R 3'、R 4及R 4'中之每一者為-H；R 3為-C(O)NR 6R 7，其中R 6及R 7中之每一者為-H，且在第三重複單元中，R 3'、R 4及R 4'中之每一者為-H；R 3為-C(O)NR 6R 7，其中R 6及R 7中之每一者為C1-C6烷基。
第一重複單元（式（I））之數目可為2至50,000範圍之整數，且第二重複單元（式（II））之數目可為2至100,000範圍之整數。當包括第三重複單元時，單元數目可為1至100,000範圍之整數。應理解，個別單元之併入可為統計、無規或嵌段形式的，且可視用於合成聚合水凝膠14之方法而定。
在聚合水凝膠14之其他實例中，式（I）之第一重複單元可經式（III）之雜環疊氮基置換：
Figure 02_image023
其中R 8為H或C1-C6烷基；R 9為H或C1-C6烷基；L為包括直鏈之連接子，該直鏈具有2至20個選自由碳、氧及氮組成之群的原子及10個在鏈中之碳及任何氮原子上視情況存在之取代基；E為直鏈，其包括1至4個選自由碳、氧及氮組成之群的原子及鏈中之碳及任何氮原子上視情況存在之取代基；A為經N取代之醯胺，其中H或C1-C4烷基附接至N；且Z為含氮雜環。Z之實例包括以單一環狀結構或稠合結構存在之5至10個含碳環成員。Z之一些特定實例包括吡咯啶基、吡啶基或嘧啶基。
在一個實例中，式（III）為第一重複單元且式（II）為第二重複單元。在另一實例中，式（III）為第一重複單元，式（II）之一個實例為第二重複單元，且式（III）之不同實例為第三重複單元。
應理解，可使用其他聚合水凝膠14，只要其經官能化使寡核苷酸引子16A、16B接枝至其上及能夠附接至電漿子核12、12'。適合的水凝膠14之一些實例包括官能化聚矽烷，諸如降莰烯矽烷、疊氮基矽烷、炔烴官能化矽烷、胺官能化矽烷、順丁烯二醯亞胺矽烷或具有可附接寡核苷酸引子16A、16B之官能基的任何其他聚矽烷。適合的水凝膠14之其他實例包括具有以下之聚合物層：膠態結構，諸如瓊脂糖；或聚合物網狀結構，諸如明膠；或交聯聚合物結構，諸如聚丙烯醯胺聚合物及共聚物、無矽烷丙烯醯胺（silane free acrylamide，SFA）或SFA之疊氮化形式。合適聚丙烯醯胺聚合物之實例可由丙烯醯胺及丙烯酸或含有乙烯基之丙烯酸合成，或由形成[2+2]光致環加成反應之單體合成。適合的聚合水凝膠之另外其他實例包括丙烯醯胺與丙烯酸酯之混合共聚物。本文中所揭示之實例中可使用多種含有丙烯酸單體（例如，丙烯醯胺、丙烯酸酯等）之聚合物架構，諸如高度分支聚合物，包括樹枝狀聚合物。舉例而言，單體（例如丙烯醯胺等）可以無規或嵌段形式併入至樹枝狀聚合物之分支（臂）中。
樹枝狀聚合水凝膠14之實例包括在自核延伸之臂中具有式（II）及（III）之重複單元的樹突狀核。樹突狀核可具有3個臂至30個臂之任何位置。
樹突狀核可為實現受控聚合機制之任何多功能組分，其在聚合物結構中產生經界定的臂長且在聚合物結構之間產生至少實質上均勻的臂長。在一實例中，樹突狀核之臂彼此相同。
樹突狀核之中心分子/化合物可為任何多官能分子，諸如大環化合物（例如環糊精、卟啉等）、延伸pi系統（例如苝、富勒烯等）、金屬-配位體錯合物、聚合核等。樹突狀核之中心分子/化合物之一些特定實例包括苯基、苯甲酸、新戊四醇（pentraerythritol）、磷氮烯基等。
樹突狀核包括自中心分子/化合物延伸之臂。各臂可包括使得能夠併入式（II）及（III）之單體的基團。在一個實例中，硫代羰硫基包括於各臂中，且因此包括可逆加成斷裂鏈轉移劑（reversible addition-fragmentation chain transfer agent，RAFT劑）。在另一實例中，樹突狀核在各臂中包括原子轉移自由基聚合（atom transfer radical polymerization，ATRP）引發劑。在再一實例中，樹突狀核在各臂中包括氮氧化物（胺氧基（aminooxyl））介導之聚合（NMP）引發劑。
應理解，聚合水凝膠14之重複單元中之一或多者中的官能基能夠附接引子16A、16B。此等官能基（例如R 2、NH 2、N 3等）可位於線性或分支聚合水凝膠24之側鏈或位於樹枝狀聚合水凝膠14之臂中。此等官能基可作為共聚中所用之（一或多個）單體之一部分引入。為控制引子16A、16B錨定點之數目，可增加或減少攜帶官能基之單體。可替代地在共聚之後引入此等官能基。
電漿子奈米結構核12、12'上聚合水凝膠14之厚度在約10 nm至約200 nm範圍。聚合水凝膠14可呈乾燥狀態或可呈溶脹狀態，在此情況下其吸收液體。10 nm厚度表示完全乾燥狀態下之聚合水凝膠14，且200 nm厚度表示完全溶脹狀態下之聚合水凝膠14。聚合水凝膠14之厚度有助於確保大部分引子16A、16B在所欲的距電漿子奈米結構核12、12'之距離處接枝。
聚合水凝膠14之重量平均分子量（線性或分支）在約10 kDa至約2,000 kDa範圍。在其他實例中，重量平均分子量在約100 kDa至約400 kDa範圍。增加分子量將增加塗層厚度，且因此分子量亦有助於確保大部分引子16A、16B在所欲的距電漿子奈米結構核12、12'之距離處接枝。
對於聚合水凝膠14之樹枝狀聚合物形式，分支數目亦可用於達成所欲厚度。增加分支數目亦將增加塗層之厚度，且因此分支數目亦有助於確保引子16A、16B中之大部分在所欲的距電漿子奈米結構核12、12'之距離處接枝。在一實例中，分支數目在3至30之範圍。
官能化電漿子奈米結構10、10'亦包括引子16A、16B。聚合水凝膠14在奈米結構核12、12'之表面處提供3D網路，且因此一些引子16A、16B在不同的距電漿子奈米結構核12、12'之距離處經附接。
引子16A、16B之實例包括P5及P7引子，其實例用於商業流動池之表面上，該商業流動池由Illumina公司針對定序例如在HISEQ™、HISEQX™、MISEQ™、MISEQDX™、MINISEQ™、NEXTSEQ™、NEXTSEQDX™、NOVASEQ™、ISEQ TM、GENOME ANALYZER™及其他儀器平台上出售。P5及P7引子具有針對接種及/或擴增目的之通用序列。
引子16A、16B之固定可藉由在引子16A、16B之5'端處的單點共價附接。附接部分地視聚合水凝膠14之官能基而定。可使用之封端引子之實例包括炔烴封端之引子、四
Figure 110142200-A0304-1
封端之引子、疊氮基封端之引子、胺基封端之引子、環氧基或縮水甘油基封端之引子、硫代磷酸酯封端之引子、硫醇封端之引子、醛封端之引子、肼封端之引子、胺基亞磷酸酯封端之引子及三唑啉二酮封端之引子。在一些特定實例中，丁二醯亞胺基（succinimidyl，NHS）酯封端之引子可與聚合水凝膠14之胺反應，醛封端之引子可與聚合水凝膠14之肼反應，或炔烴封端之引子可與聚合水凝膠14之疊氮反應，或疊氮封端之引子可與聚合水凝膠14之炔烴或二苯并環辛炔（DBCO）反應，或胺基封端之引子可與聚合水凝膠14之活化羧酸酯基或NHS酯反應，或硫醇封端之引子可與聚合水凝膠14之烷基化反應物（例如碘乙醯胺（iodoacetamine）或順丁烯二醯亞胺）反應，或胺基亞磷酸酯封端之引子可與聚合水凝膠14之硫醚反應。儘管已提供若干實例，但應理解，可使用可附接至引子16A、16B且可附接至聚合水凝膠14之官能基的官能基。
引子16A、16B中之至少一些在不同的距電漿子奈米結構核12、12'之距離處經附接。此等距離可在大於0 nm至約20 nm之範圍。在另一實例中，該等距離在約2 nm至約15 nm範圍。此等距離亦可在聚合水凝膠溶脹及乾燥時變化。部分地視聚合水凝膠14之厚度而定，一些引子16A、16B亦可位於距電漿子奈米結構核12、12'之更遠處。在此實例中，在0 nm至20 nm距離範圍附接之引子16A、16B之數目/量可為隨機分佈，或由高斯分佈（Gaussian distribution）判定，或由任何其他類型之分佈判定。
官能化電漿子奈米結構10、10'亦能夠錨定至流動池基板上之捕捉位置。因此，官能化電漿子奈米結構10、10'包括能夠附接至捕捉位置之一些機制。該機制可為化學物質（例如，官能劑）、靜電或磁性物質。
在一些實例中，機制為使其能夠被錨定而無需進一步官能化之官能化電漿子奈米結構10、10'之組分。舉例而言，當電漿子奈米結構核12、12'包括磁性材料作為機制時，官能化電漿子奈米結構10、10'可經錨定至流動池基板上之磁性捕捉劑。對於另一實例，當聚合水凝膠14包括可逆帶電官能基作為機制時，官能化電漿子奈米結構10、10'可經錨定至流動池基板上之靜電捕捉劑。
在其他實例中，機制為添加至使其能夠被錨定於流動池基板上之官能性電漿子奈米結構10、10'的官能劑。作為一個實例，可將目標核酸接枝至與流動池基板上之捕捉寡核苷酸互補的聚合水凝膠14。作為其他實例，共價附接之官能基或結合對之成員可被引入聚合中所使用之單體中之一者中，或在聚合之後接枝至聚合水凝膠14，或在聚合之後以化學方式引入聚合水凝膠14中。本文所述之用於將聚合水凝膠14附接至電漿子奈米結構核12、12'之任一機制可用於將官能化電漿子奈米結構10、10'附接至流動池基板上之捕捉位置，且將視特定捕捉位置而定。
用於製成官能 化電漿子奈米結構之方法
在一些實例中，官能化電漿子奈米結構10、10'可藉由產生聚合水凝膠14、在（一或多個）電漿子奈米結構18上塗佈聚合水凝膠14及將引子16A、16B接枝至聚合水凝膠14來製備。
如本文所述，聚合水凝膠14為在各臂中包括重複丙烯醯胺單元（式（I））之共聚物，或包括重複丙烯醯胺單元（式（I））之樹枝狀聚合物。
為產生包括式（I）及（II）或（II）及（III）之重複單元之線性共聚物，使適合的單體共聚。所用單體將視所得共聚物之所欲結構而定。
用於產生式（I）之重複單元的單體之實例展示在式（IV）處：
Figure 02_image025
其中R 1可為本文針對式（I）所闡述之實例中之任一者，且R 2'可為本文針對式（I）所闡述之實例中之任一者或可為鹵素（例如溴、氟及碘等）。
用於產生式（II）之重複單元的單體之實例展示在式（V）處：
Figure 02_image027
其中R 3、R 3'、R 4及R 4'可為本文針對式（II）所述之實例中之任一者。
用於產生式（III）之重複單元的單體之實例展示在式（VI）處：
Figure 02_image029
其中R 8及R 9、L、A、Z及E可為本文針對式（III）所述之實例中之任一者。
式（IV）及（V）或式（V）及（VI）之單體之任何實例可與引發劑混合在一起，形成反應混合物。可使用任何適合的引發劑，例如水溶性自由基引發劑，諸如過硫酸鉀或4,4'-偶氮雙(4-氰基戊酸)；氮氧化物介導之引發劑，諸如2,2,6,6-四甲基哌啶基氧基（TEMPO）、二-三級丁基氮氧化物、2,2,5-三甲基-4-苯基-3-氮雜己烷-3-氮氧化物、β-磷酸化氮氧化物等。
反應混合物包括單體、引發劑及水、溶劑或水與溶劑之組合。實例溶劑包括N-甲基-2-吡咯酮（NMP）、二甲基甲醯胺（DMF）、二甲亞碸（DMSO）、乙腈（MeCN）、甲醇（MeOH）、乙醇（EtOH）、異丙醇（IPA）、二
Figure 110142200-A0304-2
烷、丙酮、二甲基乙醯胺（DMAc）或其類似物。混合物亦可包括緩衝液以至少實質上防止pH發生非所欲之變化。反應混合物之pH值可為酸性的（＜7）。適合的緩衝液之實例包括參(羥基甲基)胺基甲烷（TRIS或TRIZMA®）、雙-參甲烷緩衝液、ADA緩衝液（兩性離子緩衝液）、2-乙磺酸（MES）、3-(N-N-
Figure 110142200-A0304-3
啉基)丙磺酸（MOPS）或另一酸性緩衝液。
式（IV）及（V）或式（V）及（VI）之單體可以相對於彼此適合之重量比存在，使得將所欲數目之相應重複單元引入至所得共聚物中。引發劑可以使得反應混合物中之所有單體能夠共聚之量存在。在一個實例中，引發劑可占反應混合物之約0.005重量%至約5重量%。
共聚係在適合的條件下進行。作為一實例，溫度可在約室溫（例如18℃-25℃）至約150℃範圍，且將視溶劑、單體及引發劑之選擇而定。舉例而言，當僅使用水時，溫度可為90℃或更低。當使用溶劑或水與溶劑的組合時，可使用較高溫度。一些其他實例溫度範圍包括約18℃至約130℃、約50℃至約75℃等。聚合反應之時間可在約5分鐘至約24小時範圍，例如1小時至10小時。
可設定溫度使得生長共聚物鏈可連續地添加單體單元。在一個實例中，可使用針對發生反應的適合淬滅劑淬滅聚合。
在一些實例方法中，可向反應混合物中添加四甲基乙二胺。可在共聚引發之前或在共聚發生時添加TeMED。作為此反應之結果，式（I）之R 2基團或式（III）之N 3基團中之至少一些經TeMED置換，該TeMED提供共聚物鏈中之分支位點。因此，共聚物鏈中之至少一些彼此分支。
單體中之一或多者（式（IV）、（V）、（VI））可包括用於附接至電漿子奈米粒子核12、12'之（一或多個）官能基、用於引子16A、16B接枝之（一或多個）官能基及/或用於附接至一流動池之一捕捉位置之（一或多個）官能基。
替代地，共聚物（聚合水凝膠14）之重複單元之（一或多個）官能基可在共聚之後轉型。
在一個實例中，轉型可涉及將所欲部分接枝至聚合水凝膠14。舉例而言，可接枝生物素及/或NiNTA配位體以使得能夠將聚合水凝膠14附接至電漿子奈米粒子核12、12'及/或官能化電漿子奈米粒子10、10'附接至一流動池之捕捉位置。
在另一實例中，轉型可涉及進一步與共聚物（聚合水凝膠14）反應以化學改質具有所欲部分之聚合水凝膠14。舉例而言，若單體（IV）及所得重複單元包括鹵素（例如溴）作為R 2'，則共聚物可暴露於NaN 3且加熱以用疊氮基置換鹵素。疊氮基可用於引子16A、16B接枝、核12、12'附接及/或捕捉位置錨定。可進行其他化學修飾以引入羧酸、胺、硫化物，或用於附接至電漿子奈米粒子核12、12'、用於引子16A、16B接枝及/或用於附接至捕捉位置之任何其他官能基。
當將聚合水凝膠14塗佈於構成核12, 12'之（一或多個）電漿子奈米結構18上（相對於自核12、12'生長）時，應理解聚合水凝膠14之分子量及分支數目可用於達成所欲厚度。增加分子量及/或分支數目將增加塗層之厚度。
在產生後，可使用任何適合之沈積技術將聚合水凝膠14塗佈於電漿子奈米粒子核12、12'上。適合的沈積技術之實例包括浸塗、浸泡塗佈、旋塗、噴塗、覆液分配、超音波噴塗等。在一實例中，電漿子奈米粒子核12、12'可懸浮於聚合水凝膠14中且暴露於將引發聚合水凝膠14與電漿子奈米粒子核12、12'之附接的條件（例如熱量）。
在聚合水凝膠14塗佈於電漿子奈米結構核12、12'上之後，可將引子16A、16B接枝至聚合水凝膠14。接枝可涉及浸塗，其涉及將電漿子奈米結構核12、12'與其上之聚合水凝膠14一起浸沒於引子溶液或混合物中，該引子溶液或混合物可包括（一或多個）引子16A、引子16B、水、緩衝液及催化劑。其他接枝技術可涉及噴塗、覆液分配或將（一或多個）引子16A、16B附接至聚合水凝膠14之另一適合方法。在接枝方法中之任一者下，引子16A、16B與聚合水凝膠14之反應基反應。
在其他實例中，可將引子16A、16B接枝至聚合水凝膠14，隨後將其沈積於電漿子奈米結構核12、12'上。可將電漿子奈米粒子核12、12'懸浮於預接枝聚合水凝膠14中且暴露於將引發預接枝聚合水凝膠14與電漿子奈米粒子核12、12'之的條件（例如熱量）。在此等實例中，不進行額外接枝。
為產生在臂中包括式（I）及（II）或（II）及（III）之重複單元的聚合水凝膠14之樹枝狀聚合物實例，可使用可逆加成斷裂鏈轉移（RAFT）聚合、原子轉移自由基聚合（ATRP）、氮氧化物介導之自由基（nitroxide mediated radical，NMP）聚合與RAFT或ATRP之組合、NMP與其他交聯步驟、鈷介導之聚合、基團轉移聚合（group transfer polymerization，GTP）、開環聚合（ring opening polymerization，ROP）或直接或間接地產生多臂架構及將丙烯醯胺單體併入至各臂中（統計、無規、交替或以嵌段形式）之任何其他聚合製程。
在一實例中，單體（IV）及（V）或（V）及（VI）之混合物在樹突狀核存在下聚合，樹突狀核在自其延伸之各臂中包括合適的鏈轉移劑或引發劑。單體（IV）及（V）或（V）及（VI）之混合物可包括水及/或本文所闡述之溶劑之任何實例（例如，N-甲基-2-吡咯酮（NMP）、二甲基甲醯胺（DMF）、二甲亞碸（DMSO）、乙腈（MeCN）、甲醇（MeOH）、乙醇（EtOH）、異丙醇（IPA）、二
Figure 110142200-A0304-2
烷、丙酮、二甲基乙醯胺（DMAc）或其類似物）。混合物亦可包括本文所闡述之緩衝液中之任一者。
聚合反應可在約50℃至約80℃範圍之溫度下進行約1小時至約48小時範圍之時間。混合物中亦可包括引發劑，包括偶氮引發劑，諸如偶氮二異丁腈或2,2'-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二氫氯化物（一個商購實例係來自FujiFilm之VA-044）。
併入至樹枝狀聚合物中的單體中之一或多者（式（IV）、（V）、（VI））可包括用於附接至電漿子奈米粒子核12、12'之（一或多個）官能基、用於引子16A、16B接枝之（一或多個）官能基及/或用於附接至一流動池之一捕捉位置之（一或多個）官能基。
替代地，樹枝狀聚合物（聚合水凝膠14）之重複單元之（一或多個）官能基可在聚合或共聚之後轉型。
在一個實例中，轉型可涉及將所欲部分接枝至樹枝狀聚合水凝膠14。舉例而言，可接枝生物素及/或NiNTA配位體以使得能夠將聚合水凝膠14附接至電漿子奈米粒子核12、12'及/或官能化電漿子奈米粒子10、10'附接至一流動池之捕捉位置。
在另一實例中，轉型可涉及進一步與樹枝狀聚合物（聚合水凝膠14）反應以化學改質具有所欲部分之聚合水凝膠14。舉例而言，若單體（IV）及所得重複單元包括鹵素（例如溴）作為R 2'，則共聚物可暴露於NaN 3且加熱以用疊氮基置換鹵素。疊氮基可用於引子16A、16B接枝、核12、12'附接及/或捕捉位置錨定。可進行其他化學修飾以引入羧酸、胺、硫化物，或用於附接至電漿子奈米粒子核12、12'、用於引子16A、16B接枝及/或用於附接至捕捉位置之任何其他官能基。
在產生後，可使用任何適合之沈積技術將樹枝狀聚合水凝膠14塗佈於電漿子奈米粒子核12、12'上。適合的沈積技術之實例包括浸塗、浸泡塗佈、旋塗、噴塗、覆液分配、超音波噴塗等。在一實例中，電漿子奈米粒子核12、12'可懸浮於樹枝狀聚合水凝膠14中且暴露於將引發聚合水凝膠14與電漿子奈米粒子核12、12'之附接的條件（例如熱量）。
在將樹枝狀聚合水凝膠14附接至電漿子奈米結構核12、12'後，可將引子16A、16B接枝至聚合水凝膠14。接枝可如本文所述進行。在接枝方法中之任一者下，引子16A、16B可與樹枝狀聚合水凝膠14之臂中之每一者中的反應性基團反應。
在其他實例中，可將引子16A、16B接枝至樹枝狀聚合水凝膠14，隨後將其沈積於電漿子奈米結構核12、12'上。可將電漿子奈米粒子核12、12'懸浮於預接枝樹枝狀聚合水凝膠14中且暴露於將引發預接枝樹枝狀聚合水凝膠14與電漿子奈米粒子核12、12'之的條件（例如熱量）。在此等實例中，不進行額外接枝。
在該方法之再其他實例中，聚合水凝膠14之聚合發生於電漿子奈米結構核12、12'處。此可藉由直接在電漿子奈米結構核12、12'上之可逆加成斷裂鏈轉移（RAFT）聚合達成。此方法產生自核12、12'延伸之聚合水凝膠14刷。
在此等實例中，構成核12、12'之（一或多個）電漿子奈米結構18可首先經胺官能化。胺用於附接可引發聚合之鏈轉移劑（CTA）。
接著可將CTA官能化核12、12'與單體（IV）及（V）或（V）及（VI）混合。單體（IV）及（V）或（V）及（VI）之混合物可包括水及/或本文所闡述之（一或多種）溶劑。混合物亦可包括緩衝液之任何實例。
聚合反應可在約室溫（例如約20℃）至約100℃範圍之溫度下進行約1小時至約48小時範圍之時間。在另一實例中，聚合反應可在約50℃至約80℃範圍之溫度下進行。
併入至自核12、12'延伸之聚合水凝膠14刷中的單體（式（IV）、（V）、（VI）中之一或多者可包括用於引子16A、16B接枝之（一或多個）官能基及/或用於附接至一流動池之一捕捉位置之（一或多個）官能基。
替代地，聚合水凝膠14刷之重複單元之（一或多個）官能基可在聚合或共聚之後轉型。在一個實例中，轉型可涉及將所欲部分接枝至聚合水凝膠14。舉例而言，可接枝生物素及/或NiNTA配位體以使得能夠將官能化電漿子奈米粒子10、10'附接至一流動池之捕捉位置。在另一實例中，轉型可涉及進一步與聚合水凝膠14刷反應以化學改質具有所欲部分之聚合水凝膠14刷。舉例而言，若單體（IV）及所得重複單元包括鹵素（例如溴）作為R 2'，則共聚物可暴露於NaN 3且加熱以用疊氮基置換鹵素。疊氮基可用於引子16A、16B接枝、核12、12'附接及/或捕捉位置錨定。可進行其他化學改質以引入羧酸、胺、硫化物或用於附接至捕捉位置之任何其他官能基。
單體（VI）及（V）或（V）及（VI）直接自核12、12'處之聚合對於控制聚合水凝膠14之厚度而言可係特別所欲的，此係因為在達成所欲厚度後可停止聚合。
在聚合水凝膠14自核12、12'生長後，可將引子16A、16B接枝至如本文中所描述之聚合水凝膠14。藉由接枝方法中之任一者，引子16A、16B可與聚合水凝膠14刷中之反應基反應。
官能化電漿子奈米粒子10、10'可懸浮於液體載劑中。可使用不溶解電漿子奈米粒子核12、12'之任何液體載劑。液體載劑之實例包括緩衝液（例如，Tris-HCl緩衝液或0.5×鹽水檸檬酸鈉（saline sodium citrate，SSC）緩衝液）、乙酸、丙酮、乙腈、苯、丁醇、二乙二醇、二乙醚、二甲基甲醯胺、乙醇、甘油、甲烷、吡啶、三乙胺等。亦可包括界面活性劑/分散劑，諸如十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）（CTAB）。此懸浮液可用於流動池外模板股製備及擴增，且接著可併入至流動池中以用於定序。此懸浮液亦可被引入至流動池中，且用於流動池上模板股製備及擴增。
包括官能化電漿子奈米結構之流動池
官能化電漿子奈米結構10、10'可與包括捕捉位置22（圖2B、圖2C、圖2D）之任何流動池20（圖2A）一起使用。圖2A中之俯視圖描繪流動池20之實例，圖2B、圖2C及圖2D中展示流動池架構之不同實例，包括不同捕捉位置22A、22B、22C。
在圖2A中展示流動池20之實例的俯視圖。如將參考看圖2B、圖2C及圖2D所論述，流動池20之一些實例包括兩個對置基板24A、24B或24C、24D或24E、24F，其中之每一者經組態有捕捉位置22。在此等實例中，流動通道26界定於兩個對置基板24A、24B或24C、24D或24E、24F之間。在其他實例中，流動池20包括經組態有捕捉位置22之一個基板24A或24C或24E及附接至基板24A或24C或24E之蓋板。在此等實例中，流動通道26界定於基板24A或24C或24E與蓋板之間。
不同基板24A、24B或24C、24D或24E、24F展示於圖2B、圖2C及圖2D中。
在圖2B中所展示之實例中，基板24A、24B為單層結構。適合的基板24A、24B之單層結構之實例包括環氧基矽氧烷、玻璃、經改質或官能化玻璃、塑膠（包括丙烯酸樹脂、聚苯乙烯及苯乙烯與其他材料之共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚胺基甲酸酯、聚四氟乙烯（諸如來自Chemours之TEFLON®）、環烯烴/環烯烴聚合物（COP）（諸如來自Zeon之ZEONOR®）、聚醯亞胺等）、耐綸（聚醯胺）、陶瓷/陶瓷氧化物、二氧化矽、熔融二氧化矽或基於二氧化矽之材料、矽酸鋁、矽及改質矽（例如硼摻雜之p+矽）、氮化矽（Si 3N 4）、氧化矽（SiO 2）、五氧化二鉭（Ta 2O 5）或其他氧化鉭（TaO x）、氧化鉿（HfO 2）、碳、金屬、無機玻璃或其類似物。
在展示於圖2C及圖2D中之實例中，基板24C、24D、24E、24F為多層結構。基板24C、24D、24E、24F之多層結構包括基底支撐件28及基底支撐件28上之經圖案化材料30或30'。
基底支撐件28可為本文針對基板24A、24B之單層結構所闡述之實例中之任一者。
圖案化材料30或30'可為能夠藉由支柱32（圖2B）或凹陷34（圖2C）圖案化之任何材料。
在一實例中，圖案化材料30、30'可為例如經由氣相沈積、氣溶膠印刷或噴墨印刷以所欲圖案選擇性地施加至基底支撐件28之無機氧化物。適合的無機氧化物之實例包括氧化鉭（例如，Ta 2O 5）、氧化鋁（例如，Al 2O 3）、氧化矽（例如，SiO 2）、氧化鉿（例如，HfO 2）等。
在另一實例中，圖案化材料30、30'可為施加至基底支撐件28且接著圖案化之樹脂基質材料。合適之沈積技術包括化學氣相沈積、浸塗、浸泡塗佈、旋塗、噴塗、覆液分配、超音波噴塗、刮刀塗佈、氣溶膠印刷、網板印刷、微接觸印刷等。合適之圖案化技術包括光微影、奈米壓印微影（nanoimprint lithography，NIL）、衝壓技術、壓印技術、模製技術、微蝕刻技術、印刷技術等。適合之樹脂之一些實例包括多面體寡聚倍半矽氧烷樹脂、非多面體寡聚倍半矽氧烷環氧樹脂、聚(乙二醇)樹脂、聚醚樹脂（例如開環環氧樹脂）、丙烯酸類樹脂、丙烯酸酯樹脂、甲基丙烯酸酯樹脂、非晶形含氟聚合物樹脂（例如來自Bellex之CYTOP®）及其等之組合。
如本文所用，術語「多面體寡聚倍半矽氧烷（polyhedral oligomeric silsesquioxane）」（可以商標POSS®自Hybrid Platics商購）係指作為在二氧化矽（SiO 2）與聚矽氧（R 2SiO）化學組成物之間的雜合中間物（例如RSiO 1.5）的化學組成物。多面體寡聚矽倍半氧烷之實例可為Kehagias等人, Microelectronic Engineering 86（2009）,第776-778頁中所述之多面體寡聚矽倍半氧烷，該參考文獻以全文引用之方式併入。在一實例中，組成物為具有化學式[RSiO 3/2] n之有機矽化合物，其中R基可相同或不同。多面體寡聚矽倍半氧烷之實例R基包括環氧基、疊氮/疊氮基、硫醇、聚(乙二醇)、降莰烯、四
Figure 110142200-A0304-1
、丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯，或另外例如烷基、芳基、烷氧基及/或鹵烷基。本文所揭示之樹脂組成物可包含一或多種不同籠或核結構作為單體單元。可在合成期間調整平均籠含量，及/或由純化方法控制，且在本文所揭示之實例中可使用（一或多個）單體單元之籠大小之分佈。
在一實例中，基板24A、24B或24C、24D或24E、24F（無論單層或多層）可為圓形且具有約2 mm至約300 mm之範圍之直徑，或可為其最大尺寸至多約10呎（約3公尺）之矩形薄片或板件。在一實例中，基板24A、24B或24C、24D或24E、24F為直徑在約200 mm至約300 mm範圍之晶圓。晶圓可隨後經切割以形成個別流動池基板。在另一實例中，基板24A、24B或24C、24D或24E、24F為寬度在約0.1 mm至約10 mm範圍之晶粒。儘管已提供實例尺寸，但應理解，可使用具有任何合適尺寸之基板24A、24B或24C、24D或24E、24F。另舉例而言，可使用呈矩形支撐件之板件，其具有比300 mm圓形晶圓更大的表面積。板件可隨後經切割以形成個別流動池。
流動池20亦包括流動通道26。雖然若干流動通道26展示於圖2A中，應理解，任何數目個通道26可包括於流動池20中（例如，單個通道26、四個通道26等）。每一流動通道26可與流動池20中之每一其他流通道26分隔開，使得引入至任何特定流通道26中之流體不流入任何相鄰流通道26中。
流動通道26之一部分可使用部分地取決於基板24A、24B或24C、24D或24E、24F之（一或多種）材料的任何合適技術而界定於基板24A、24B或24C、24D或24E、24F中。在一個實例中，流動通道26之一部分經蝕刻至玻璃基板，諸如基板24A、24B中。在另一實例中，可使用光微影、奈米壓印微影等將流動通道26的一部分圖案化至多層結構之樹脂基質材料中。分隔材料（例如，圖2B、圖2C及圖2D中之材料36）可施加至基板24A、24B或24C、24D或24E、24F，使得分隔材料36界定流動通道26之壁之至少一部分。
在一實例中，流動通道26具有實質上矩形組態，帶有圓形末端。流動通道26之長度及寬度可分別小於基板24A、24B或24C、24D或24E、24F之長度及寬度，使得基板表面在流動通道26周圍之一部分可用於附接至另一基板24A、24B或24C、24D或24E、24F或蓋板。在一些情況下，各流動通道26之寬度可為至少約1 mm、至少約2.5 mm、至少約5 mm、至少約7 mm、至少約10 mm或更長。在一些情況下，各流動通道26之長度可為至少約10 mm、至少約25 mm、至少約50 mm、至少約100 mm或更長。各流動通道26之寬度及/或長度可大於上文指定之值、小於該等值或介於該等值之間。在另一實例中，流動通道26為正方形（例如10 mm×10 mm）。
舉例而言，當微接觸、氣溶膠或噴墨印刷用於沈積界定流動通道壁之分隔材料36時，各流動通道26之深度可小至數個單層厚度。在其他實例中，各流通道26之深度可為約1 μm、約10 μm、約50 μm、約100 μm或更深。在一實例中，深度可在約10 μm至約100 μm範圍。在另一實例中，深度為約5 μm或更淺。應理解，每一流通道26之深度亦可大於上文指定之值、小於該等值或介於該等值之間。例如當使用支柱32或凹陷34時，流動通道26之深度亦可沿流動池20之長度及寬度變化。
在圖2B中所展示之實例中，基板24A、24B具有實質上平坦的表面38；且複數個捕捉位置22A在實質上平坦的表面38各處放置呈圖案。
實質上平坦的表面38可為界定於單層基板24A、24B中之通路40之底表面。亦可將通路40界定於多層基板24C、24D、24E、24F之圖案化層30、30'中。通路40可經蝕刻至基板中或例如藉由微影或另一合適技術界定。
複數個捕捉位置22A在實質上平坦的表面38各處放置呈圖案。
可設想捕捉位置22A之許多不同圖案，包括有規則的、重複的及無規則的圖案。在一實例中，為緊密堆積及改良密度，將捕捉位置22A安置於六邊形柵格中。其他佈局可包括例如直線（矩形）佈局、三角佈局等。在一些實例中，佈局或圖案可為成列及成行的x-y格式之捕捉位置22A。在一些其他實例中，佈局或圖案可為由實質上平坦基板38的區分隔開的捕捉位置22A的重複配置。在另其他實例中，佈局或圖案可為捕捉位置22A之隨機配置。圖案可包括條紋、漩渦、線、三角形、矩形、圓形、弧線、對角線、箭頭及/或正方形。
捕捉位置22A之佈局或圖案可以關於界定區域中之捕捉位置22A之密度（例如捕捉位置22A之數目）為特徵。舉例而言，捕捉位置22A可以大致2百萬個/平方毫米之密度存在。密度可經調整達不同密度，包括例如以下密度約100個/平方毫米、約1,000個/平方毫米、約10萬個/平方毫米、約1百萬個/平方毫米、約2百萬個/平方毫米、約5百萬個/平方毫米、約1千百萬個/平方毫米、約5千萬個/平方毫米或更大或更小。應進一步理解，捕捉位置22A之密度可在選自以上範圍的下限值中之一者與上限值中之一者之間。作為實例，高密度陣列可特性化為使捕捉位置22A隔開小於約100 nm，中等密度陣列可特性化為使捕捉位置22A隔開約400 nm至約1 µm，且低密度陣列可特性化為使捕捉位置22A隔開大於約1 µm。儘管已提供實例密度，但應瞭解可使用任何適合之密度。在一些情況下，以下者可係所欲的：捕捉位置22A之間的間距甚至大於本文中所列出之實例。
捕捉位置22A之佈局或圖案亦可或替代地以平均節距或自一個捕捉位置22A之中心至相鄰捕捉位置22A之中心的間距（中心距）或自一個捕捉位置22A之左邊緣至相鄰捕捉位置22A之右邊緣的間距（邊緣間間距）之方面為特徵。圖案可為有規則的，以使得關於平均節距之變化係數較小，或圖案可為不規則的，在此情況下，變化係數可能相對較大。在任一情況下，平均節距可為例如約50 nm、約0.1 μm、約0.5 μm、約1 μm、約5 μm、約10 μm、約100 μm或更長或更短。捕捉位置22A之特定圖案之平均節距可介於選自以上範圍的下限值中之一者與上限值中之一者之間。在一實例中，捕捉位置22A之節距（中心距）為約1.5 μm。儘管已提供示例平均節距值，但應理解可使用其他平均節距值。
捕捉位置22A可具有任何適合之形狀、幾何結構及尺寸，其可至少部分視待由捕捉位置22A捕捉之官能化電漿子奈米粒子10、10'而定。
捕捉位置22A可為化學捕捉位置、靜電捕捉位置或磁性捕捉位置。
化學捕捉位置包括可沈積於實質上平坦的表面38之預界定部位上或以其他方式附接至該等部位的本文所闡述之化學捕捉劑之任何實例。在一個實例中，化學捕捉劑可例如使用微接觸印刷、氣溶膠印刷等沈積於實質上平坦的表面38上之所欲部位中，形成捕捉位置22A。在另一實例中，掩模（例如，光阻）可用以界定將沈積化學捕捉劑之空間/部位。可接著沈積化學捕捉劑，且移除掩模（例如，經由剝離、溶解或另一適合技術）。在此實例中，化學捕捉劑可形成單層或薄層化學捕捉劑。在另一實例中，可將接枝有捕捉核酸之聚合物選擇性地施加至實質上平坦的表面38以形成化學捕捉位置。
靜電捕捉位置包括可沈積於實質上平坦的表面38之預定義部位上的本文所闡述之靜電捕捉劑之任何實例。舉例而言，可使用化學氣相沈積、掩蔽及沈積或另一形成捕捉位置22A之適合技術來沈積電極材料。當使用靜電捕捉位置時，基板24A、24B可包括額外電路系統以定址個別捕捉位置22A。
磁性捕捉位置包括本文所闡述之磁性捕捉劑之任何實例，其可沈積於實質上平坦的表面38之預界定部位上。舉例而言，可使用化學氣相沈積、掩蔽及沈積或另一形成捕捉位置22A之適合技術來沈積磁性材料。
在圖2B之實例中，實質上平坦的表面38之不含有捕捉位置22A之區域充當捕捉位置22A之間的間隙區。
在圖2C中所展示之實例中，基板24C、24D包括由間隙區42分隔開之支柱32；且捕捉位置22B位於支柱32中之每一者上。
各支柱32為自相鄰表面向外（向上）延伸之三維結構。支柱32因此為相對於包圍支柱32之間隙區42的凸起區。支柱32可形成於基板24C、24D中或該等基板上。在圖2C中，支柱32形成於基板24C、24D中。當「在基板（in the substrate）」24C、24D「中」形成支柱32時，其意謂層30（例如，經由蝕刻、光微影、壓印等）經圖案化，使得所得支柱32在相鄰周圍間隙區42上方延伸。替代地，當「在基板（on the substrate）」24C、24D「上」形成支柱32時，其意謂額外材料可沈積於基板（例如，單層基板24A、24B）上，使得其在底層基板上方延伸。
支柱32之佈局或圖案可為本文針對捕捉位置22A所闡述之實例中之任一者。支柱32之佈局或圖案可以關於界定區域中之支柱32的密度（例如支柱32之數目）為特徵。針對捕捉位置22A所闡述之任何密度可用於支柱32。支柱32之佈局或圖案亦可以平均節距或自一個支柱32之中心至相鄰支柱32之中心的間距（中心距）或自一個支柱32之左邊緣至相鄰支柱32之右邊緣的間距（邊緣間距）方面為特徵。針對捕捉位置22A所闡述之平均節距中之任一者可用於支柱32。
雖然任何合適之三維幾何形狀可用於支柱32，但具有至少實質上平坦之頂表面的幾何形狀可係所欲的，以使得可在其上形成捕捉位置22B。實例支柱幾何結構包括球體、圓柱體、立方體、多邊形稜柱（例如矩形稜柱、六邊形稜柱等）或其類似者。
各支柱32之大小亦可以其頂表面面積、高度及/或直徑為特徵。
可基於待錨定至由支柱32支撐之捕捉位置22B的官能化電漿子奈米粒子10、10'之大小，選擇各支柱32之頂表面面積。舉例而言，各支柱32之頂表面面積可為至少約1×10 -4μm 2、至少約1×10 -3μm 2、至少約0.1 μm 2、至少約1 μm 2、至少約10 μm 2、至少約100 μm 2或更大。替代地或另外，各支柱32之頂部表面面積可為至多約1×10 4μm 2、至多約100 μm 2、至多約10 μm 2、至多約1 μm 2、至多約0.1 μm 2、至多約1×10 -2μm 2或更小。由各凹陷開口所佔據之面積可大於上文指定之值、小於該等值或介於該等值之間。
各支柱32之高度可取決於通道26尺寸。在一實例中，高度可為至少約0.1 μm、至少約0.5 μm、至少約1 μm、至少約10 μm、至少約100 μm或更高。替代地或另外，高度可為至多約1×10 3μm、至多約100 μm、至多約10 μm或更低。在一些實例中，深度為約0.4 μm。各支柱32之高度可大於上文指定之值、小於該等值或介於該等值之間。
在一些情況下，各支柱32之直徑或長度及寬度可為至少約50 nm、至少約0.1 μm、至少約0.5 μm、至少約1 μm、至少約10 μm、至少約100 μm或更長。替代地或另外，直徑或長度及寬度可為至多約1×10 3μm、至多約100 μm、至多約10 μm、至多約1 μm、至多約0.5 μm、至多約0.1 μm或更短（例如約50 nm）。在一些實例中，直徑或長度及寬度為約0.4 μm。各支柱32之直徑或長度及寬度可大於上文指定之值、小於該等值或介於該等值之間。
在圖2C中所展示之實例中，捕捉位置22B位於支柱32中之每一者上。捕捉位置22B可為化學捕捉位置、靜電捕捉位置或磁性捕捉位置。
化學捕捉位置包括可沈積於各支柱32之頂表面上或以其他方式附接至該頂表面的本文所闡述之化學捕捉劑之任何實例。在一個實例中，化學捕捉劑可例如使用微接觸印刷、氣溶膠印刷等沈積於各支柱32上以形成捕捉位置22B。在另一實例中，掩模（例如光阻）可用於覆蓋間隙區42且不覆蓋支柱32。可隨後將化學捕捉劑沈積於暴露之支柱32上，且移除掩模（例如經由剝離、溶解或另一適合之技術）。在此實例中，化學捕捉劑可在支柱32上形成單層或薄層化學捕捉劑。在另一實例中，可將接枝有捕捉核酸之聚合物選擇性地施加至各支柱32之頂表面以形成化學捕捉位置。
靜電捕捉位置包括可沈積於各支柱32之頂表面上的本文所闡述之靜電捕捉劑之任何實例。舉例而言，可使用化學氣相沈積、掩蔽及沈積或另一形成捕捉位置22B之適合技術來沈積電極材料。當使用靜電捕捉位置時，基板24C、24D可包括額外電路系統以定址個別捕捉位置22B。
磁性捕捉位置包括本文所闡述之磁性捕捉劑之任何實例，其可沈積於各支柱32之頂表面上。舉例而言，可使用化學氣相沈積、掩蔽及沈積或另一形成捕捉位置22B之適合技術來沈積磁性材料。
在圖2D中所展示之實例中，基板24E、24F包括由間隙區42'分隔開之凹陷34；且捕捉位置22C位於凹陷34中之每一者中。
每一凹陷34為自相鄰表面朝內（向下）延伸之三維結構。因此，凹陷34為關於包圍凹陷34之間隙區42'的凹入區。凹陷34可形成於基板24E、24F中。在圖2D中所展示之實例中，層30'經圖案化（例如經由蝕刻、光刻、壓印等）以界定凹陷34，使得間隙區42'在相鄰凹陷34上方延伸且包圍該等相鄰凹陷。
凹陷34之佈局或圖案可為本文針對捕捉位置22A所闡述之實例中之任一者。凹陷34之佈局或圖案可以關於界定區域中凹陷34之密度（例如凹陷34之數目）為特徵。針對捕捉位置22A所闡述之任何密度可用於凹陷34。凹陷34之佈局或圖案亦可以平均節距或自一個凹陷34之中心至相鄰凹陷34之中心的間距（中心距）或自一個凹陷34之左邊緣至相鄰凹陷34之右邊緣的間距（邊緣間距）之方面為特徵。針對捕捉位置22A所闡述之平均節距中之任一者可用於凹陷34。
雖然任何合適之三維幾何形狀可用於凹陷34，但具有至少實質上平坦底表面之幾何形狀可係所欲的，以使得可在其上形成捕捉位置22C。實例凹陷幾何結構包括球體、圓柱體、立方體、多邊形稜柱（例如矩形稜柱、六邊形稜柱等）或其類似物。
各凹陷34之大小可藉由其容積、開放面積、深度及/或直徑表徵。
各凹陷34可具有能夠接收捕捉位置22C之材料的任何容積。舉例而言，容積可為至少約1×10 -3μm 3、至少約1×10 -2μm 3、至少約0.1 μm 3、至少約1 μm 3、至少約10 μm 3、至少約100 μm 3或更大。替代地或另外，容積可為至多約1×10 4μm 3、至多約1×10 3μm 3、至多約100 μm 3、至多約10 μm 3、至多約1 μm 3、至多約0.1 μm 3或更小。
可基於待由捕捉位置22C錨定之官能化電漿子奈米粒子10、10'之大小選擇各凹陷開口佔據之面積。以下者可係所欲的：官能化電漿子奈米粒子10、10'進入凹陷34，且因此由凹陷開口佔據之面積可能大於官能化電漿子奈米粒子10、10'之大小。舉例而言，各凹陷開口之面積可為至少約1×10 -3μm 2、至少約1×10 -2μm 2、至少約0.1 μm 2、至少約1 μm 2、至少約10 μm 2、至少約100 μm 2或更大。替代地或另外，該區域可為至多約1×10 3μm 2、至多約100 μm 2、至多約10 μm 2、至多約1 μm 2、至多約0.1 μm 2、至多約1×10 -2μm 2或更小。由各凹陷開口所佔據之面積可大於上文指定之值、小於該等值或介於該等值之間。
各凹陷34之深度足夠大以容納至少捕捉位置22C。在一個實例中，凹陷34可用捕捉位置22C填充。在此實例中，官能化電漿子奈米結構10、10'變得錨定至捕捉位置22C但不進入凹陷34。在另一實例中，凹陷34可部分地填充有捕捉位置22C。在此實例中，官能化電漿子奈米結構10、10'至少部分地進入凹陷34且變得錨定至凹陷34中之捕捉位置22C。在實例中，深度可為至少約0.1 μm、至少約0.5 μm、至少約1 μm、至少約10 μm、至少約100 μm或更大。替代地或另外，深度可為至多約1×10 3μm、至多約100 μm、至多約10 μm或更淺。在一些實例中，深度為約0.4 μm。各凹陷34之深度可大於上文指定之值、小於該等值或介於該等值之間。
在一些情況下，各凹陷34之直徑或長度及寬度可為至少約50 nm、至少約0.1 μm、至少約0.5 μm、至少約1 μm、至少約10 μm、至少約100 μm或更長。替代地或另外，直徑或長度及寬度可為至多約1×10 3μm、至多約100 μm、至多約10 μm、至多約1 μm、至多約0.5 μm、至多約0.1 μm或更短（例如約50 nm）。在一些實例中，直徑或長度及寬度為約0.4 μm。各凹陷34之直徑或長度及寬度可大於上文指定之值、小於該等值或介於該等值之間。
在圖2D中所展示之實例中，捕捉位置22C位於凹陷34中之每一者中。捕捉位置22C可為化學捕捉位置、靜電捕捉位置或磁性捕捉位置。
化學捕捉位置包括本文所闡述之化學捕捉劑之任何實例，其可沈積於各凹陷34之底表面上或以其他方式附接至該底表面。在一個實例中，化學捕捉劑可例如使用微接觸印刷、氣溶膠印刷等沈積於各凹陷34上以形成捕捉位置22C。在另一實例中，掩模（例如光阻）可用於覆蓋間隙區42'且不覆蓋凹陷34。可隨後將化學捕捉劑沈積於暴露之凹陷34中，且移除掩模（例如經由剝離、溶解或另一適合之技術）。在此實例中，化學捕捉劑可在凹陷34中形成單層或薄層化學捕捉劑。在另一實例中，接枝有捕捉核酸之聚合物可選擇性地施加於各凹陷34之底表面。
靜電捕捉位置包括可沈積於各凹陷34之底表面上的本文所闡述之靜電捕捉劑之任何實例。舉例而言，可使用化學氣相沈積、掩蔽及沈積或另一形成捕捉位置22C之適合技術來沈積電極材料。當使用靜電捕捉位置時，基板24E、24F可包括額外電路系統以定址個別捕捉位置22C。
磁性捕捉位置包括本文所闡述之磁性捕捉劑之任何實例，其可沈積於各凹陷34之頂表面上。舉例而言，可使用化學氣相沈積、掩蔽及沈積或另一形成捕捉位置22C之適合技術來沈積磁性材料。
雖然展示於圖2B、圖2C及圖2C中之實例架構描繪錨定在捕捉位置22A、22B、22C處之官能化電漿子奈米結構10、10'，應理解，在官能化電漿子奈米結構10、10'例如在定序期間引入至流動池20中之前，該流動池不包括該等官能化電漿子奈米結構。
包括官能化電漿子奈米結構之套組
流動池20及官能化電漿子奈米結構10、10'之任何實例可為套組之一部分。套組之實例包括流動池20，該流動池包括複數個捕捉位置22；及懸浮液，該懸浮液包括液體載劑及分散遍佈於液體載劑中之複數個官能化電漿子奈米結構10、10'。官能化電漿子奈米結構10、10'及不溶解電漿子奈米粒子核12、12'之任何液體載劑的任何實例可包括於懸浮液中。在套組中，選擇官能化電漿子奈米結構10、10'之機制以能夠將官能化電漿子奈米結構10、10'錨定至套組中之流動池20之捕捉位置22。
定序方法
當官能化電漿子奈米粒子10、10'待用於定序時，其可首先用於產生待經定序之模板核酸股。
在模板股形成開始時，可由任何核酸樣品（例如，DNA樣品或RNA樣品）製備庫模板。DNA核酸樣品可經片段化成單股、類似大小（例如，＜1000 bp）的DNA片段。RNA核酸樣品可用於合成互補DNA（cDNA），並且cDNA可經片段化成單股、類似大小（例如，＜1000 bp）的cDNA片段。在製備期間，可將轉接子添加至片段中之任一者之末端。經由減少之循環擴增，可在轉接子中引入不同模體，諸如定序引子結合位點、索引及與官能化電漿子奈米結構10、10'之引子16A、16B互補的區。在一些實例中，來自單一核酸樣品之片段具有向其中添加之相同轉接子。最終庫模板包括DNA或cDNA片段及在兩個末端處之轉接子。DNA或cDNA片段表示待定序之最終庫模板之部分。
可將複數個庫模板引入電漿子增強懸浮液中，該懸浮液包括液體載劑及本文所揭示之官能化電漿子奈米結構10、10'。使多個庫模板例如與固定至官能化電漿子奈米結構10、10'之聚合水凝膠14的兩種類型之引子16A、16B中之一者雜合。
可開始在官能化電漿子奈米結構10、10'上擴增（一或多個）模板核酸股，形成具有模板股之叢集的官能化電漿子奈米結構10、10'。在一個實例中，擴增涉及叢集產生。在叢集產生之一個實例中，使用高保真DNA聚合酶藉由3'延伸自雜合引子複製庫模板。使原始庫模板變性，使複本全部圍繞官能化電漿子奈米結構10、10'固定。等溫橋式擴增或某一其他形式之擴增可用於擴增經固定之複本。舉例而言，經複製之模板循環以與相鄰的互補引子雜合，且聚合酶複製經複製之模板以形成雙股橋，其變性以形成兩個單股之股。此等兩股在相鄰的互補引子上循環且與其雜合並再次延伸以形成兩個新的雙股環。藉由等溫變性及擴增之循環在各模板複本上重複該製程，以在官能化電漿子奈米結構10、10'上產生密集純系叢集。使雙股橋之各叢集變性。在一實例中，藉由特異性鹼基裂解移除反向股，從而留下正向模板股。叢集化使得形成若干模板股，該等模版股以不同的距核12、12'之距離固定於官能化電漿子奈米結構10、10'上。叢集之此實例被稱作橋式擴增，並且為可執行之擴增之一個實例。應理解，可使用其他擴增技術。
可洗滌官能化電漿子奈米結構10、10'以移除未反應之庫模板等，且將該等官能化電漿子奈米結構懸浮於新鮮載劑液體中。
接著可將包括現包括模板股之叢集的官能化電漿子奈米結構10、10'之懸浮液引入至包括複數個捕捉位置22A、22B、22C之流動池20中，藉此官能化電漿子奈米結構10、10'中之至少一些分別附接至捕捉位置22A、22B、22C中之至少一些。如本文所描述，官能化電漿子奈米結構10、10'包括特異性結合、附接或以其他方式吸引（例如靜電、磁性等）至捕捉位置22A、22B、22C之官能劑、可逆帶電官能基或磁性材料。可使懸浮液培育持續預定時間以允許官能化電漿子奈米結構10、10'變得錨定。當使用靜電捕捉位置22A、22B、22C時，個別位置22A、22B、22C可經電性定址以使官能化電漿子奈米結構10、10'朝向個別捕捉位置22A、22B、22C移動。在此實例中，官能化電漿子奈米結構10、10'可包括可在適合之pH下自中性物質轉化為帶電物質之可逆帶電官能基。帶電物質可藉由調整pH產生，且接著經吸引至個別或全域定址之靜電捕捉位置22A、22B、22C。
可進行洗滌循環以移除任何未錨定之官能化電漿子奈米結構10、10'。
接著可將定序引子引入至流動池20中。定序引子與附接至官能化電漿子奈米粒子10、10'之模板股之序列的互補部分雜合。此等定序引子使模板股準備好定序。
接著可將包括經標記核苷酸的併入混合物例如經由輸入埠引入至流動池20中。除經標記核苷酸之外，併入混合物可包括水、緩衝液及能夠併入核苷酸之聚合酶。當併入混合物被引入至流動池20中時，混合物進入流動通道26，且接觸錨定及序列就緒官能化電漿子奈米結構10、10'。
使併入混合物在流動池20中培育，且經標記核苷酸（包括光學標記）藉由相應聚合酶沿官能化電漿子奈米結構10、10'中之每一者上之模板股併入至新生股中。在併入期間，經標記核苷酸中之一者藉由各別聚合酶併入至延伸一個定序引子且與模板股中之一者互補的一個新生股中。併入以模板股依賴性方式進行，且因此對添加至新生股中之經標記核苷酸之順序及類型的偵測可用於測定模板股之序列。在單一定序循環期間在整個就緒官能化電漿子奈米結構10、10'之至少一些模板股中發生併入。
併入之經標記核苷酸可包括歸因於3' OH阻隔基之存在的可逆終止特性，一旦已添加經標記核苷酸，就終止進一步定序引子延伸。在培育及併入所欲時間之後，併入混合物，包括未併入之經標記核苷酸，可在洗滌循環期間自流動池20移除。洗滌循環可涉及流通技術，其中清洗溶液（例如，緩衝液）例如藉由泵或其他適合之機制導引至流動通道26中、流經該流動通道且接著流出該流動通道。
在不發生進一步併入之情況下，可經由成像事件偵測到最近併入之經標記核苷酸。在成像事件期間，照明系統可將激發光提供至流動池20。併入之經標記核苷酸之光學標記回應於激發光而發射光學信號。光學標記中之至少一些位於官能化電漿子奈米結構10、10'之電漿子奈米結構核12、12'之信號增強臨近內，且因此電漿子奈米結構核12、12'經由電漿子共振增強此等光學信號。應理解，歸因於模板股之不同的距離且因此併入之經標記核苷酸之不同的距離，在相同定序循環中一些光學信號可增強而其他光學信號不增強。此外，經增強之光學信號可在一個定序循環至下一個定序循環之範圍變化，視在給定循環中併入之經標記核苷酸，且特定言之其光學標記與電漿子奈米結構核12、12'的距離而定。
在進行成像之後，接著可將裂解混合物引入至流動池20中。在一實例中，裂解混合物能夠i）自所併入之核苷酸移除3' OH阻隔基，及ii）自所併入之核苷酸裂解光學標記。裂解混合物中3' OH阻隔基及適合之解阻斷劑/組分的實例可包括：酯部分，其可藉由鹼水解而移除；烯丙基部分，其可用Nal、氯三甲基矽烷及Na 2S 2O 3或藉由丙酮/水中之Hg（II）來移除；疊氮基甲基，其可用膦來裂解，諸如參(2-羧乙基)膦（tris(2-carboxyethyl)phosphine；TCEP）或三(羥丙基)膦（tri(hydroxypropyl)phosphine；THP）；縮醛，諸如可用酸性條件裂解的三級丁氧基-乙氧基；MOM（-CH 2OCH 3）部分，其可用LiBF 4及CH 3CN/H 2O裂解；2,4-二硝基苯次磺醯基，其可用諸如硫酚及硫代硫酸鹽之親核試劑裂解；四氫呋喃基醚，其可用Ag（I）或Hg（II）裂解；以及3'磷酸，其可藉由磷酸酶（例如，多核苷酸激酶）裂解。裂解混合物中適合之光學標記裂解劑/組分之實例可包括：過碘酸鈉，其可裂解鄰二醇；膦，諸如參(2-羧乙基)膦（TCEP）或參(羥丙基)膦（THP），其可裂解疊氮基甲基鍵；鈀及THP，其可裂解烯丙基；鹼，其可裂解酯部分；或任何其他適合之裂解劑。
可接著進行額外定序循環，直至模板股經定序為止。
在其他定序方法中，可首先將官能化電漿子奈米粒子10、10'之懸浮液引入至流動池20中且使其暴露於幫助將電漿子奈米粒子10、10'中之至少一些錨定至捕捉位置22A、22B、22C的條件。在此等實例中，官能化電漿子奈米粒子10、10'不具有附接至其上之模板股之叢集。確切而言，在流動池外製備庫模板，且接著將其引入至流動池中以用於在已經錨定之電漿子奈米粒子10、10'上產生及擴增模板核酸股。在此實例中，在定序之前自流動池移除任何未附接庫模板，且接著可如本文中所描述進行定序。 其他注意事項
應瞭解，前述概念及下文所更詳細地論述之進一步概念的所有組合（限制條件為此等概念並不彼此不一致）應視為是本文中所揭示之發明標的之一部分。特定言之，出現在本文之揭示內容之結尾處的所請標的的所有組合應視為是本文所揭示之發明標的的一部分。亦應瞭解，本文中明確採用的術語（其等亦可能出現在以引用方式併入之任何揭示內容中）應符合與本文中所揭示之特定概念最一致的含義。
本說明書通篇提及「一個實例」、「另一實例」、「實例」等時意謂結合該實例描述之特定要素（例如特徵、結構、及/或特性）包括於本文所述之至少一個實例中，且可存在或可不存在於其他實例中。另外，應理解，除非上下文另外明確規定，否則關於任何實例所描述之要素可在各種實例中以任何合適方式組合。
應理解，本文所提供之範圍包括所陳述範圍及在所陳述範圍的任何值或子範圍，如同明確地列舉此等值或子範圍一般。舉例言之，於約2 mm至約300 mm之範圍應解釋為不僅包括約2 mm至約300 mm之明確敍述限值，並且亦包括個別值，諸如約40 mm、約250.5 mm等、及子範圍，諸如約25 mm至約175 mm等。
另外，當「約」及/或「實質上」用以描述值時，其等意謂涵蓋所陳述值的較小變化（達至+/-10%）。
雖然已詳細地描述了若干實例，但應理解，所揭示實例可加以修改。因此，以上描述應視為非限制性的。
參考以下實施方式及圖式，本文之揭示內容之實例之特徵將變得明顯，在以下實施方式及圖式中，類似的元件符號對應於類似但或許不完全相同的組件。出於簡潔起見，具有先前所描述功能之元件符號或特徵可或可不結合出現其等之其他圖式來描述。
[圖1A]為官能化電漿子奈米結構之實例之示意圖；
[圖1B]為官能化電漿子奈米結構之另一實例之示意圖；
[圖2A]為流動池之實例之俯視圖；
[圖2B]為沿圖2A之2B-2B線截取之放大橫截面圖，其描繪包括錨定至一通路之官能化電漿子奈米結構的流動池架構之一個實例；
[圖2C]為沿圖2A之2C-2C線截取之放大橫截面圖，其描繪包括錨定至支柱之官能化電漿子奈米結構的流動池架構之另一實例；及
[圖2D]為沿圖2A之2D-2D線截取之放大橫截面圖，其描繪包括錨定至凹陷之官能化電漿子奈米結構的流動池架構之又一實例。
10:官能化電漿子奈米結構
12:電漿子奈米結構核
14:水凝膠
16A:引子
16B:引子
18:電漿子奈米結構

Claims (31)

  1. 一種官能化電漿子奈米結構，其包含： 電漿子奈米結構核； 附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍； 附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的複數個引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及 將該官能化電漿子奈米結構錨定至一流動池之一捕捉位置之機制。
  2. 如請求項1之官能化電漿子奈米結構，其中該電漿子奈米結構核係選自由以下者組成之群：金奈米結構、銀奈米結構、錫奈米結構、銠奈米結構、釕奈米結構、鈀奈米結構、鋨奈米結構、銥奈米結構、鉑奈米結構、鉻奈米結構、銅奈米結構、砷化鎵奈米結構、摻雜矽奈米結構、鋁奈米結構、鎂奈米結構、銀與金複合奈米結構、及其等之組合。
  3. 如請求項1之官能化電漿子奈米結構，其中： 該聚合水凝膠包括至少一個丙烯醯胺單體單元；及 該聚合水凝膠為線性聚合水凝膠或分支聚合水凝膠。
  4. 如請求項1之官能化電漿子奈米結構，其中： 該電漿子奈米結構核經炔烴官能化，且該聚合水凝膠包括附接至該炔烴之疊氮；或 該電漿子奈米結構核經疊氮官能化，且該聚合水凝膠包括附接至該疊氮之二炔烴。
  5. 如請求項1之官能化電漿子奈米結構，其中該機制係該電漿子奈米結構核中之磁性材料。
  6. 如請求項1之官能化電漿子奈米結構，其中該機制係併入至該聚合水凝膠中之官能劑。
  7. 如請求項1之官能化電漿子奈米結構，其中該機制為附接至該聚合水凝膠之可逆帶電官能基。
  8. 如請求項1之官能化電漿子奈米結構，其中該等不同的距離在大於0 nm至約20 nm之範圍。
  9. 一種套組，其包含： 一包括複數個捕捉位置之流動池；及 懸浮液，其包括： 液體載劑；及 分散遍佈於該液體載劑中之複數個官能化電漿子奈米結構，其中該等官能化電漿子奈米結構中之每一者包括： 電漿子奈米結構核； 附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍； 附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的複數個引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及 附接至該流動池之該捕捉位置之機制。
  10. 如請求項9之套組，其中該電漿子奈米結構核係選自由以下者組成之群：金奈米結構、銀奈米結構、錫奈米結構、銠奈米結構、釕奈米結構、鈀奈米結構、鋨奈米結構、銥奈米結構、鉑奈米結構、鉻奈米結構、銅奈米結構、砷化鎵奈米結構、摻雜矽奈米結構、鋁奈米結構、鎂奈米結構、銀與金複合奈米結構、及其等之組合。
  11. 如請求項9之套組，其中： 該聚合水凝膠包括至少一個丙烯醯胺單體單元；及 該聚合水凝膠為線性聚合水凝膠或分支聚合水凝膠。
  12. 如請求項9之套組，其中： 該複數個捕捉位置中之每一者為磁性的；及 該機制為包括於該電漿子奈米結構核中之磁性材料。
  13. 如請求項9之套組，其中： 該複數個捕捉位置中之每一者包括化學捕捉劑；及 該機制係併入該聚合水凝膠之官能劑。
  14. 如請求項9之套組，其中： 該複數個捕捉位置中之每一者包括靜電捕捉劑；及 該機制為附接至該聚合水凝膠之可逆帶電官能基。
  15. 如請求項9之套組，其中該等不同的距離在大於0 nm至約20 nm之範圍。
  16. 如請求項9之套組，其中： 基板包括由間隙區分隔開之凹陷；及 該複數個捕捉位置中之至少一者位於該等凹陷中之每一者中。
  17. 如請求項9之套組，其中： 該基板包括由間隙區分隔開之支柱；及 該複數個捕捉位置中之至少一者位於該等支柱中之每一者上。
  18. 如請求項9之套組，其中： 該基板具有一實質上平坦的表面；及 該複數個捕捉位置在該實質上平坦的表面各處放置呈圖案。
  19. 一種流動池，其包含： 一包括複數個捕捉位置之基板；及 錨定至該複數個捕捉位置中之至少一些的官能化電漿子奈米結構，各官能化電漿子奈米結構包括： 電漿子奈米結構核； 附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍； 附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的複數個引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及 將該官能化電漿子奈米結構錨定至該捕捉位置之機制。
  20. 如請求項19之流動池，其中： 該複數個捕捉位置中之每一者為磁性的；及 該機制為包括於該電漿子奈米結構核中之磁性材料。
  21. 如請求項19之流動池，其中： 該複數個捕捉位置中之每一者包括化學捕捉劑；及 該機制係併入該聚合水凝膠之官能劑。
  22. 如請求項19之流動池，其中該等不同的距離在大於0 nm至約20 nm之範圍。
  23. 如請求項19之流動池，其中： 該基板包括由間隙區分隔開之凹陷；及 該複數個捕捉位置中之至少一者位於該等凹陷中之每一者中。
  24. 如請求項19之流動池，其中： 該基板包括由間隙區分隔開之支柱；及 該複數個捕捉位置中之至少一者位於該等支柱中之每一者上。
  25. 如請求項19之流動池，其中： 該基板具有一實質上平坦的表面；及 該複數個捕捉位置在該實質上平坦的表面各處放置呈圖案。
  26. 一種方法，其包含： 製備複數個官能化電漿子奈米結構，其中該等官能化電漿子奈米結構中之每一者包括： 電漿子奈米結構核； 附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍； 附接至該聚合水凝膠之側鏈的複數個引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及 附接至一流動池之一捕捉位置之機制；及 將該等官能化電漿子奈米結構分散遍佈於液體載劑中。
  27. 如請求項26之方法，其中製備該等官能化電漿子奈米結構涉及： 使單體共聚，形成該聚合水凝膠； 將該等引子接枝至該聚合水凝膠，產生預接枝聚合水凝膠；及 將該預接枝聚合水凝膠塗佈於該電漿子奈米結構核上。
  28. 如請求項27之方法，其進一步包含在形成該聚合水凝膠之後併入該機制。
  29. 如請求項26之方法，其中製備該等官能化電漿子奈米結構涉及： 在該電漿子奈米結構核存在下使第一單體及第二單體共聚，形成該聚合水凝膠，該第一單體具有附接至該引子之第一官能基，且該第二單體具有附接至該電漿子奈米結構核上之錨定表面基團的第二官能基； 當達成該厚度時淬滅聚合；及 將該等引子接枝至該聚合水凝膠。
  30. 如請求項29之方法，其進一步包含在形成該聚合水凝膠之後併入該機制。
  31. 一種方法，其包含： 將模板核酸股引入電漿子增強懸浮液，該電漿子增強懸浮液包括： 液體載劑；及 分散遍佈於該液體載劑中之複數個官能化電漿子奈米結構，其中該等官能化電漿子奈米結構中之每一者包括： 電漿子奈米結構核； 附接至該電漿子奈米結構核之聚合水凝膠，該聚合水凝膠之厚度在約10 nm至約200 nm範圍； 附接至該聚合水凝膠之側鏈或臂的複數個引子，其中該複數個引子中之至少一些以不同的距該電漿子奈米結構核之距離附接至該聚合水凝膠；及 附接至一流動池之一捕捉位置之機制； 引發該等官能化電漿子奈米結構上之該模板核酸股之擴增，形成具有該等模板核酸股之叢集的官能化電漿子奈米結構；及 將具有該等模板核酸股之該叢集的該等經官能化電漿子奈米結構引入至一包括複數個該等捕捉位置之流動池中，藉此該等官能化電漿子奈米結構中之至少一些分別附接至該等捕捉位置中之至少一些。
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